Hình mười cạnh ở cực nam sao Thổ đang hình thành như thế nào?

Một hình mười cạnh khổng lồ đang bao quanh cực nam sao Thổ. Nó khiến người ta nhớ ngay đến lục giác nổi tiếng ở cực bắc, nhưng điểm đáng chú ý hơn là đây dường như không phải một cấu trúc cổ xưa đã ổn định: các quan sát cho thấy nó mới xuất hiện rõ rệt và đang mạnh lên. Câu hỏi hiện nay không chỉ là hình dạng này đến từ đâu, mà còn là nó sẽ tồn tại trong bao lâu. [1]

Dấu hiệu ban đầu được các nhà quan sát nhận ra trong những ảnh chụp từ mặt đất, sau đó dữ liệu Hubble xác nhận và cho phép theo dõi cấu trúc này qua nhiều năm. Cách theo dõi liên tục giúp các nhà khoa học phân biệt một đám mây tạm thời với một dạng sóng lớn trong khí quyển, dù cơ chế tạo ra hình mười cạnh vẫn chưa được giải thích đầy đủ. [1]

Hình mười cạnh thực chất là gì?

Đây không phải một vật thể rắn trôi trên bầu trời sao Thổ. Nó là một dải hoặc dạng sóng khí quyển nằm trong một dòng tia mạnh, tạo thành đường bao có mười cạnh tương đối đều khi nhìn quanh cực nam. Cấu trúc này kéo dài qua nhiều lớp khí quyển, vì vậy không giống một vệt mây chỉ nằm ở một độ cao. [1]

Có thể hình dung dòng tia như một vành đai khí chuyển động nhanh. Khi dòng khí xuất hiện dao động phù hợp, ranh giới của nó có thể tạo thành một hình học đều đặn thay vì một vòng tròn trơn. Ví dụ đời thường là mép của một dải chất lỏng đang chuyển động có thể trở nên gợn sóng; ví dụ này chỉ giúp hình dung, không phải mô hình đã xác định cho sao Thổ.

Các nhà quan sát và Hubble đã phát hiện ra nó bằng cách nào?

Dấu hiệu ban đầu xuất hiện trong các ảnh quan sát từ mặt đất, khi cực nam sao Thổ dần quay trở lại hướng có thể quan sát từ Trái Đất do sự thay đổi mùa của hành tinh. Năm 2024, Agustín Sánchez-Lavega cùng Trevor Barry và Jean-Paul Oger nhận thấy một dải gợn nhẹ ở vùng cực trong các ảnh do nhiều người quan sát đóng góp. Ảnh mặt đất năm 2025 làm hình dạng mười cạnh hiện rõ hơn. [1]

Sau đó, nhóm nghiên cứu đối chiếu những dấu hiệu này với ảnh Hubble trong chương trình Outer Planet Atmospheres Legacy, thường gọi là OPAL. Các ảnh từ không gian có độ sắc nét và độ phân giải không gian cao hơn, đồng thời bao phủ cả vòng quay của sao Thổ mà không bị khí quyển Trái Đất làm nhòe. Khi ghép các quan sát lùi về năm 2023, họ tìm thấy những gợi ý sớm trước lúc cấu trúc trở nên rõ ràng và xác nhận sự hiện diện của nó từ thời điểm đó. [1]

Vì sao nó gợi nhớ lục giác phương bắc?

Cả hai cấu trúc đều liên quan đến các dòng tia ở vùng cực và đều có cạnh tương đối đều, nên sự liên tưởng là tự nhiên. Lục giác phía bắc đã xuất hiện trong mọi lần quan sát của các nhà thiên văn suốt hơn bốn thập kỷ. Trái lại, hình mười cạnh phía nam chỉ mới được nhận diện rõ trong chuỗi quan sát gần đây. [1]

Sự giống nhau về hình học không đồng nghĩa hai cấu trúc là bản sao của nhau. Một bên có sáu cạnh và đã được theo dõi như một đặc điểm lâu dài; bên kia có mười cạnh, đang thay đổi và chưa rõ có đạt trạng thái ổn định hay không. Vì thế, hình dạng tương tự chỉ cho thấy chúng có thể cùng liên quan đến động lực học của khí quyển sao Thổ, chứ chưa chỉ ra một cơ chế chung cụ thể. [1]

Dấu hiệu nào cho thấy cấu trúc đang mạnh lên?

Các ảnh liên tiếp cho thấy hình mười cạnh từ những gợn nhẹ ban đầu dần trở thành một mô hình dễ nhận biết hơn. Đây là ý nghĩa chính của việc gọi nó là cấu trúc đang phát triển: các nhà khoa học quan sát được sự thay đổi theo thời gian, thay vì suy ra trạng thái của nó từ một bức ảnh đơn lẻ. [1]

Vị trí biểu kiến của dải cũng thay đổi đôi chút khi Hubble quan sát ở các bước sóng khác nhau. Những bước sóng này thăm dò các độ cao khác nhau trong khí quyển, nên sự lệch vị trí không nhất thiết có nghĩa cả cấu trúc đang trượt như một vật thể đơn nhất. Nó có thể phản ánh việc các lớp khí khác nhau biểu hiện hình dạng của cùng một hệ thống ở những độ cao khác nhau. [1]

Điều gì vẫn chưa được biết?

Chưa có lời giải chắc chắn cho câu hỏi vì sao hình mười cạnh xuất hiện vào thời điểm này, trong khi những lần quan sát trước không cho thấy một cấu trúc tương tự. Ảnh của tàu Cassini trong giai đoạn hoạt động quanh sao Thổ từ năm 2004 đến năm 2017 cũng không gợi ý một hình thành lâu dài ở cực nam. Chi tiết đó khiến khả năng cấu trúc mới phát triển gần đây trở nên đáng chú ý, nhưng chưa tự nó giải thích được nguyên nhân. [1]

Các quan sát tiếp theo của Hubble, kính James Webb và những mô hình máy tính có thể giúp kiểm tra ba câu hỏi riêng: sóng này được tạo ra bởi quá trình nào, nó tồn tại bao lâu, và nó có ổn định giống lục giác phương bắc hay tiếp tục biến đổi. Cho đến khi có thêm dữ liệu, cách thận trọng nhất là xem hình mười cạnh như một hiện tượng khí quyển đang được theo dõi trong quá trình hình thành, không phải một “lục giác thứ hai” đã hoàn chỉnh. [1]