Theo báo cáo mới nhất của nhóm nghiên cứu từ Đại học California, Berkeley, một số cơn bão trên Sao Mộc, hành tinh lớn nhất trong hệ mặt trời, đang phóng ra tia sét cực kỳ mạnh, có thể mạnh gấp 100 lần tia sét trên Trái đất và thậm chí có thể mạnh hơn. Dựa trên dữ liệu thu được từ tàu thăm dò Juno của NASA, các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng những khám phá mới này cung cấp manh mối quan trọng để hiểu hệ thống thời tiết khắc nghiệt của Sao Mộc và cơ chế đối lưu trong bầu khí quyển của hành tinh này.

Nghiên cứu dựa trên dữ liệu quan sát do Juno thu thập khi nó quay quanh Sao Mộc kể từ năm 2016. Máy đo phóng xạ vi sóng do máy dò mang theo có thể thu được các tín hiệu vô tuyến do sét phát ra. Nguyên lý hoạt động của nó tương tự như hiện tượng nhiễu do sét gây ra đối với thông tin vô tuyến trên Trái đất, ngoại trừ việc nó phát hiện tín hiệu vi sóng ở đầu tần số cao của phổ vô tuyến.

Các nhà nghiên cứu cho biết việc nghiên cứu hiện tượng sét bên ngoài Trái đất sẽ không chỉ giúp hiểu rõ các quá trình thời tiết trên các hành tinh khác mà còn có thể giúp con người hiểu rằng vẫn còn nhiều hoạt động giông bão chưa được biết đến trong bầu khí quyển Trái đất. Michael Huang, tác giả đầu tiên của bài báo và là nhà khoa học hành tinh tại Phòng thí nghiệm Khoa học Vũ trụ của Đại học California, Berkeley, đã chỉ ra rằng trong thập kỷ qua, cộng đồng khoa học đã liên tiếp xác định được nhiều “sự kiện phát sáng thoáng qua” bên trên các cơn giông bão dữ dội trên Trái đất, bao gồm các hiện tượng điện ở quy mô mili giây như các vệt đỏ, tia phản lực, quầng sáng và ELVE. Điều này cho thấy con người vẫn còn biết rất ít về bản thân sét.

Trên Sao Mộc, sét được coi là một cửa sổ quan trọng để quan sát sự đối lưu khí quyển. Không giống như Trái đất, bầu khí quyển của Sao Mộc chủ yếu là hydro và không khí ẩm trong môi trường này nặng hơn và do đó khó nâng lên hơn. Ngược lại, bầu khí quyển Trái đất chủ yếu bao gồm nitơ, trong khi hơi nước nhẹ hơn không khí xung quanh và dễ dàng bốc lên hơn để hình thành dòng đối lưu. Nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng vì điều này, các cơn bão của Sao Mộc cần tích lũy năng lượng mạnh hơn trong quá trình phát triển. Một khi đạt đến độ cao lớn, chúng có thể được thả ra theo cách dữ dội hơn, tạo thành những cơn gió mạnh và tia chớp mây cực kỳ dữ dội.

Trên thực tế, hầu hết các tàu vũ trụ bay ngang qua Sao Mộc đều phát hiện ra hiện tượng sét. Do bóng tối ở phía đêm của Sao Mộc, các sứ mệnh ban đầu thường chỉ có thể nhìn thấy những tia sáng sáng nhất, điều này từng khiến cộng đồng khoa học tin rằng tia sét của Sao Mộc mạnh hơn nhiều so với Trái đất. Tuy nhiên, sự hiểu biết này đã được sửa đổi một phần khi camera theo dõi ngôi sao có độ nhạy cao trên Juno phát hiện ra một số lượng lớn các tia sét yếu tương tự như trên Trái đất. Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc chỉ dựa vào quan sát ánh sáng khả kiến ​​vào ban đêm có thể dẫn đến phán đoán sai lầm, vì những đám mây dày sẽ chặn một phần ánh sáng, khiến tia sét có vẻ yếu hơn thực tế.

Ngược lại, máy đo bức xạ vi sóng có thể xuyên qua các đám mây và do đó được coi là phù hợp hơn để đánh giá cường độ thực sự của sét. Tuy nhiên, bầu khí quyển của Sao Mộc có băng thông rộng và nhiều cơn bão thường xảy ra cùng lúc, khiến các nhà nghiên cứu khó có thể lập bản đồ chính xác xung vô tuyến tới một cơn bão cụ thể. Nếu không xác định được nguồn sét thì khó có thể tính toán chính xác năng lượng của một tia sét.

Sự quay vòng xảy ra trong khoảng thời gian từ năm 2021 đến năm 2022. Vào thời điểm đó, hoạt động của bão ở vành đai xích đạo phía bắc của Sao Mộc suy yếu trong một thời gian và nhóm nghiên cứu có thể kết hợp các quan sát từ Kính viễn vọng Không gian Hubble, máy ảnh Juno và các nhà thiên văn nghiệp dư để xác định vị trí của một số cơn bão bị cô lập hệ thống. Michael Huang gọi những cơn bão này là “siêu bão vô hình”. Những cơn bão này có thể kéo dài hàng tháng và định hình lại cấu trúc đám mây xung quanh giống như những siêu bão lớn hơn, mặc dù đỉnh mây của chúng không cao bằng.

Trong thời gian quan sát này, Juno đã bay qua các cơn bão bị cô lập 12 lần, bốn trong số đó đủ gần để phát hiện các tín hiệu vi sóng do sét tạo ra. Máy dò đã ghi lại trung bình ba tia sét mỗi giây và thậm chí còn thu được 206 xung riêng biệt trong một lần bay ngang qua. Từ tổng số 613 mẫu xung, các nhà nghiên cứu ước tính cường độ sét của Sao Mộc dao động từ bằng Trái đất đến lớn hơn Trái đất hơn 100 lần. Nhóm nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng do các bước sóng vô tuyến được sử dụng trong các nghiên cứu khác nhau không nhất quán nên vẫn có một mức độ không chắc chắn nhất định trong những so sánh xuyên hành tinh như vậy; các nghiên cứu khác thậm chí còn suy đoán rằng tia sét của Sao Mộc có thể mạnh hơn Trái đất hàng triệu lần.

Về việc chuyển đổi tổng năng lượng của sét, Ivana Kormasova, nhà vật lý vũ trụ tại Đại học Charles ở Praha và Viện Hàn lâm Khoa học Séc, người tham gia nghiên cứu, đã chỉ ra rằng quá trình này rất phức tạp vì sét giải phóng năng lượng dưới nhiều dạng khác nhau như sóng vô tuyến, ánh sáng, nhiệt, âm thanh và phản ứng hóa học. Theo tiêu chuẩn Trái đất, một tia sét thường giải phóng khoảng 1 tỷ joules năng lượng, đủ để cung cấp năng lượng cho 200 ngôi nhà trung bình trong một giờ. Dựa trên điều này, Michael Huang ước tính rằng một cú sét đánh vào Sao Mộc có thể giải phóng năng lượng gấp 500 lần đến 10.000 lần năng lượng sét trên Trái đất.

Các nhà nghiên cứu tin rằng cơ chế hình thành tia sét trên Sao Mộc nhìn chung có thể giống với cơ chế trên Trái đất, tức là hơi nước bốc lên ngưng tụ thành giọt nước và tinh thể băng, tích tụ điện tích trong quá trình va chạm, cuối cùng tạo thành chênh lệch điện áp rất lớn và gây ra hiện tượng phóng điện. Tuy nhiên, ngoài nước, các hạt băng trên Sao Mộc còn chứa amoniac. Cộng đồng khoa học đã đề xuất rằng những thành phần này có thể kết hợp thành những “quả bóng nấm” tương tự như “mưa đá sinh tố” và rơi vào khí quyển. Điều này có thể liên quan chặt chẽ đến quá trình hình thành sét.

Mặc dù nghiên cứu mới mang lại bằng chứng quan sát rõ ràng hơn nhưng tại sao tia sét của Sao Mộc lại mạnh đến vậy vẫn còn là một bí ẩn. Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng tia sét mạnh hơn có nghĩa là điện áp cao hơn, nhưng vẫn chưa xác định được liệu sự khác biệt giữa môi trường khí quyển chủ yếu là hydro và bầu khí quyển nitơ-oxy của Trái đất đóng vai trò quan trọng hay là do hệ thống giông bão có chiều cao bão hơn 100 km trên Sao Mộc, cao hơn Trái đất khoảng 10 km, hay do đối lưu ẩm của Sao Mộc cần tích tụ nhiều nhiệt hơn trước khi phát nổ. Nhóm liên quan cho biết lĩnh vực này vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu tích cực.

Bài nghiên cứu có tiêu đề "Sự phân bổ năng lượng xung vô tuyến sét của "Siêu bão tàng hình" của Sao Mộc vào năm 2021-2022" được đăng trên tạp chí "AGU Advances" vào ngày 20 tháng 3 năm 2026. Nghiên cứu được NASA tài trợ.