Hành tinh WASP-94A b là một hành tinh khí khổng lồ quay rất gần ngôi sao chủ, thuộc nhóm hành tinh được gọi là “hot Jupiter” hay "Sao Mộc nóng". Do khoảng cách quá xa và điều kiện khắc nghiệt, các nhà thiên văn không thể chụp ảnh trực tiếp hành tinh này theo cách thông thường. Bằng kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), các nhà khoa học đã có thể phân tích những biến đổi rất nhỏ trong ánh sáng ngôi sao khi hành tinh đi ngang qua phía trước.

Kết quả cho thấy WASP-94A b sở hữu một chu kỳ thời tiết theo ngày vô cùng đặc biệt. Ở phía buổi sáng của hành tinh, bầu khí quyển xuất hiện dày đặc các đám mây làm từ magie silicat, loại khoáng chất tạo nên đá. Tuy nhiên, đến phía buổi tối, những đám mây này gần như biến mất hoàn toàn.

Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science, điểm khác biệt lần này là JWST đã quan sát riêng 2 phần của hành tinh. Phần “mặt trước” đại diện cho buổi sáng, khi không khí di chuyển từ mặt tối sang mặt sáng. Trong khi đó, “mặt sau” phản ánh điều kiện thời tiết vào buổi tối, khi dòng khí chuyển từ phía ngày sang phía đêm.

Sự khác biệt giữa hai khu vực khiến các nhà khoa học bất ngờ. Buổi sáng phủ đầy mây đá, còn buổi tối lại quang đãng gần như hoàn toàn.

Giáo sư David Sing, đồng tác giả nghiên cứu và là chuyên gia khoa học hành tinh tại Đại học Johns Hopkins, cho biết các đám mây từ lâu đã là trở ngại lớn trong việc nghiên cứu hành tinh.

“Trong nhiều năm, chúng tôi gần như phải quan sát các hành tinh qua một lớp kính mờ vì mây che phủ quá dày. Giờ đây, JWST không chỉ giúp nhìn xuyên qua lớp mây đó mà còn cho phép xác định chúng được tạo thành từ gì, cũng như cách chúng hình thành và bốc hơi khi di chuyển quanh hành tinh”, ông nói.

Theo các nhà khoa học, có hai khả năng để giải thích hiện tượng này.

Một là những cơn gió cực mạnh trên hành tinh đã cuốn mây lên cao ở những vùng mát của hành tinh, sau đó kéo chúng xuống sâu khi tiến vào các vùng nóng hơn. Khả năng còn lại giống hiện tượng sương sớm trên Trái đất, nhưng diễn ra trong điều kiện cực đoan hơn nhiều: mây hình thành ở những vùng lạnh ban đêm, sau đó nhanh chóng bốc hơi khi trôi sang phía ban ngày, nơi nhiệt độ vượt quá 1.000 độ C.

“Chúng tôi từng nghĩ chỉ có sự chênh lệch nhiệt độ thông thường giữa sáng và tối, tương tự Trái đất. Nhưng thực tế cho thấy đây là sự phân cực thời tiết rất mạnh, với khác biệt cực lớn về độ che phủ của mây”, ông Sing cho biết.

Việc phía buổi tối của hành tinh tương đối quang đãng cũng mang lại lợi thế lớn cho giới nghiên cứu. Nhờ đó, họ có thể quan sát sâu hơn vào thành phần khí quyển, điều mà kính viễn vọng Hubble trước đây chưa thể làm được.

Ông Sagnick Mukherjee, tác giả chính của nghiên cứu và là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Bang Arizona, cho biết các dữ liệu cũ từng khiến WASP-94A b trở nên “khó hiểu” vì cho thấy lượng oxy và carbon cao bất thường, gấp hàng trăm lần sao Mộc.

Tuy nhiên, khi tách riêng khu vực có mây và không có mây, nhóm nghiên cứu nhận ra thành phần thực tế của hành tinh này chỉ giàu oxy và carbon hơn sao Mộc khoảng 5 lần, phù hợp hơn nhiều với các mô hình hình thành hành tinh hiện nay.

Không dừng lại ở WASP-94A b, nhóm nghiên cứu tiếp tục khảo sát thêm 8 hành tinh khí khổng lồ nóng khác và phát hiện những chu kỳ mây tương tự cũng xuất hiện trên WASP-39 b và WASP-17 b.

Theo các nhà khoa học, các “Sao Mộc nóng” là môi trường lý tưởng để nghiên cứu khí quyển hành tinh vì chúng nằm cực gần ngôi sao chủ, chịu nhiệt độ và bức xạ rất cao. Trong thời gian tới, JWST sẽ tiếp tục được sử dụng để khảo sát nhiều ngoại hành tinh khác, bao gồm cả những thế giới nằm trong vùng có khả năng tồn tại sự sống.