Nghiên cứu bầu khí quyển của các hành tinh ngoài vũ trụ từ mạng lưới hóa học trong động cơ xe hơi
23/04/2018
KH&CN nước ngoài
Các mô hình hóa học được phát triển nhằm hạn chế sự phát thải chất gây ô nhiễm của động cơ xe hơi đang được sử dụng để nghiên cứu bầu khí quyển của các hành tinh ngoài vũ trụ xoay quanh ngôi sao của chúng. Kết quả nghiên cứu là sự hợp tác giữa các nhà thiên văn Pháp và các chuyên gia về khí đốt, sẽ được TS. Oliva Venot và TS. Eric Hébrard trình bày tại Tuần lễ Thiên văn học và Không gian Châu Âu (EWASS) 2018 tại Liverpool.
Các hành tinh lớn như sao Hải vương (Neptune) hoặc sao Mộc (Jupiter) đang quay xung quanh ngôi sao của chúng gần hơn 50 lần so với trái đất xoay quanh mặt trời. Các hành tinh này được cho là có bầu khí quyển giàu hydro, nhiệt độ bề mặt từ 1.000-3.0000C với tốc độ quay gần10.000 km/giờ. Ở điều kiện khắc nghiệt này, sự tương tác của các quá trình vật lý như sự vận chuyển theo chiều dọc, tuần hoàn hoặc bức xạ có thể đẩy bầu khí quyển của các hành tinh này ra khỏi trạng thái cân bằng hóa học, dẫn tới những sai lệch rất khó lý giải bằng các mô hình và phương pháp quan sát thiên văn thông tường.
TS. Venot của Phòng thí nghiệm về Hệ thống bầu khí quyển, giải thích: "Hướng giải quyết vấn đề của chúng tôi là tìm kiếm và thu thập các phương pháp đã được thử nghiệm trước đó, từ bất kỳ lĩnh vực nào và khi nào. Năm 2012, chúng tôi nhận thấy có sự tương đồng về nhiệt độ và các điều kiện áp lực giữa bầu khí quyển của sao Mộc và động cơ xe hơi. Các mạng lưới hóa học được phát triển cho động cơ xe hơi rất mạnh mẽ, chúng là kết quả của nhiều năm nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và nhiều phép đo được thực hiện trong các điều kiện khác nhau. Động cơ xe hơi tạo ra một loạt các áp lực và nhiệt độ lên đến hơn 2.000oC, do đó, nó có liên quan đến việc nghiên cứu sự đa dạng phong phú trong bầu khí quyển của các hành tinh ngoài trái đất."
Dự án này phát triển từ sự hợp tác giữa Phòng thí nghiệm Vật lý thiên văn Bordeaux và Phòng thí nghiệm Phản ứng và Quy trình kỹ thuật ở Nancy. Sáu năm qua, nhóm đã phát triển các mô hình thành phần hoá học của bầu khí quyển sao Mộc và sao Hải Vương dựa trên một hoặc nhiều mạng lưới phản ứng hóa học. Các mạng lưới hóa học này đã được cung cấp thông qua cơ sở dữ liệu truy cập mở, hiện đang được sử dụng rộng rãi và nhận được sự công nhận của cộng đồng vật lý thiên văn quốc tế.
Tiến sĩ Hébrard, thuộc Đại học Exeter cho biết: "Các mạng lưới hóa học chính là một phần quan trọng trong lý luận của chúng tôi để cung cấp dữ liệu đầu vào và các công cụ có sẵn cho cộng đồng.”
Ngoài việc thử nghiệm trên xe hơi, nhóm nghiên cứu cũng đã thu hút được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu làm việc trên các máy gia tốc hạt. Dữ liệu về khả năng hấp thụ tia cực tím của phân tử hiện nay đã có sẵn ở nhiệt độ phòng. Các thí nghiệm tại cơ sở vật lý của Phòng thí nghiệm về Hệ thống bầu khí quyển sẽ cho phép đo lường để tạo ra mức nhiệt độ thích hợp cho bầu khí quyển của các hành tinh ngoài vũ trụ.
"Các lĩnh vực nghiên cứu khác có vai trò quan trọng trong việc mô tả tính đa dạng tuyệt vời của thế giới khác bên ngoài vũ trụ, cũng như hiểu biết của chúng ta về bản chất vật lý và hóa học tự nhiên", Venot nói.