Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) đã phát hiện những cấu trúc chưa từng thấy trước đây trong khí quyển của Sao Thổ, bao gồm các đặc điểm tối giống hạt và một mẫu hình ngôi sao bất đối xứng tại cực bắc. Những phát hiện này, được công bố vào ngày 28 tháng 8 năm 2025, mở ra những hiểu biết mới về động lực học khí quyển của hành tinh này.
Trong một lần quan sát kéo dài 10 giờ vào ngày 29 tháng 11 năm 2024, JWST đã ghi nhận các đặc điểm tối, giống hạt nằm trong quầng sáng cực quang rực rỡ của tầng điện ly Sao Thổ. Các cấu trúc này duy trì sự ổn định trong nhiều giờ nhưng có dấu hiệu dịch chuyển chậm theo thời gian dài hơn. Ở độ cao thấp hơn khoảng 500 km, trong tầng bình lưu, JWST đã quan sát thấy một đặc điểm hình ngôi sao bất đối xứng kéo dài từ cực bắc Sao Thổ về phía xích đạo. Đáng chú ý, chỉ có bốn trong số sáu cánh sao dự kiến hiện rõ, tạo nên một mẫu hình không cân đối.
Giáo sư Tom Stallard từ Đại học Northumbria, người đứng đầu nghiên cứu, bày tỏ sự ngạc nhiên trước những phát hiện này, cho biết các mẫu hạt và sao có quy mô nhỏ này có thể liên kết với nhau bất chấp sự khác biệt lớn về độ cao. Các nhà khoa học tin rằng các hạt tối có thể là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa từ quyển Sao Thổ và bầu khí quyển đang quay của nó, có khả năng làm sáng tỏ sự trao đổi năng lượng thúc đẩy cực quang của Sao Thổ. Mẫu hình ngôi sao bất đối xứng cho thấy các quá trình khí quyển chưa từng được biết đến đang hoạt động trong tầng bình lưu của Sao Thổ, có thể liên quan đến mẫu hình cơn bão hình lục giác được quan sát sâu hơn trong khí quyển của hành tinh.
Những quan sát này, được công bố trên tạp chí Geophysical Research Letters, sử dụng quang phổ cận hồng ngoại của JWST để đồng thời quan sát các ion H₃⁺ từ tầng điện ly và các phân tử metan trong tầng bình lưu bên dưới. Các nhà nghiên cứu đã lập bản đồ chính xác vị trí của các đặc điểm và nhận thấy chúng chồng lên cùng một khu vực của Sao Thổ ở các độ cao khác nhau. Sự liên kết này gợi ý về các quá trình theo chiều dọc liên kết tầng điện ly và tầng bình lưu. Những phát hiện này, chưa từng thấy trên bất kỳ hành tinh nào, thách thức các mô hình hiện tại về khí quyển Sao Thổ và đặt ra những câu hỏi mới về động lực từ trường và khí quyển của nó.
Các nhà khoa học hy vọng rằng các quan sát bổ sung trong tương lai với JWST có thể làm sáng tỏ bản chất và nguồn gốc của những cấu trúc kỳ lạ này. Khi Sao Thổ đang tiến đến điểm phân, một sự kiện hiếm hoi xảy ra khoảng 15 năm một lần, các cấu trúc này có thể thay đổi đáng kể khi hướng của Sao Thổ đối với Mặt trời thay đổi và bán cầu bắc chuyển sang mùa thu.