Phát hiện dòng Plasma bí ẩn nóng 10.000°C xâm nhập vào khí quyển Trái Đất

Phát hiện dòng Plasma bí ẩn nóng 10.000°C xâm nhập vào khí quyển Trái Đất khiến các nhà khoa học đặt câu hỏi: "Liệu có phải từ trường Trái Đất đã suy yếu khiến cho các cơn gió Mặt Trời xâm nhập vào khí quyển hay không?"

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu khoa học khám phá ra tia plasma siêu thanh (supersonic plasma jets) trên tầng khí quyển cao của Trái Đất. Điều đặc biệt khiến các nhà khoa học phải kinh ngạc đó là nhiệt độ của những tia plasma siêu thanh này lên tới 10.000°C (18,032°F).

Những tia phản lực siêu thanh này không chỉ thay đổi các thành phần cấu tạo hóa học của tầng điện ly Trái Đất (Earth's ionosphere) - mà thực tế, chúng còn đẩy tầng khí quyển này lên cao hơn, một số vật chất khí quyển của hành tinh đang bị rò rỉ ra không gian.

Hơn một thập kỷ trước, nhà khoa học người Na Uy - Kristian Birkeland cho rằng các dòng electron lớn được các cơn bão Mặt Trời cung cấp năng lượng đi xuyên qua tầng điện ly Trái Đất, vượt qua cả lớp rào chắn là từ quyển của Trái Đất.

Tầng điện ly là tầng khí quyển có độ cao từ 75 tới 1.000 km (46 to 621 dặm) tính từ bề mặt Trái Đất. Vào năm 1970 khi các nhà khoa học đưa được vệ tinh lên độ cao này, sự tồn tại của những dòng electron mới được xác nhận. Những dòng electron này còn được biết đến với cái tên "dòng điện Birkeland" (đặt theo tên của nhà vật lý người Na Uy - Kristian Birkeland), mang năng lượng tới 1 TW - bằng 1/3 tổng năng lượng tiêu thụ của Mỹ trong một năm. Chúng cũng là nguyên nhân gây ra hiện tượng cực quang ở cực Bắc và cực Năm tại bán cầu.

Thời gian gần đây, các nhà khoa học tới từ Cơ quan vũ trụ Châu Âu (European Space Agency - ESA) đã đưa bộ ba vệ tinh Swarm vào giữa vùng từ quyển và điện ly nhằm điều tra dòng điện Birkeland. Sau cùng, những vệ tinh này khám phá ra một dòng điện trường khổng lồ khó tin phát sinh ở tầng điện ly tương tác với dòng điện Birkeland như hình bên dưới:

Hiện giờ bộ ba vệ tinh Swarm đã phát hiện ra những dòng điện từ trường điện bí ẩn này chính là các dòng Plasma siêu thanh (supersonic plasma jets) - đã được đặt tên là "dòng điện cận Birkeland - Birkeland current boundary flows".

"Sử dụng dữ liệu từ các vệ tinh Swarm, chúng tôi đã khám phá ra những dòng điện cực mạnh từ các tia plasma siêu thanh. Chúng có thể làm cho tầng điện ly đạt tới nhiệt độ gần 10.000 độ C và thay đổi cấu trúc hóa học ở tầng điện ly. Bên cạnh đó, chúng cũng là nguyên nhân khiến tầng điện ly bị kéo dãn ra cao hơn, điều này có thể làm rò rỉ các vật chất khí quyển ra không gian", Bill Archer tới từ trường Đại học Calgary (Canada) thuộc nhóm nghiên cứu cho hay:

Không chỉ trên mặt đất, nhờ một số quan sát gần đây từ vệ tinh Swam, hiện giờ chúng ta còn biết rằng những dòng Plasma bí ẩn còn thâm nhập cả vào lòng đất.

Vào tháng 12 năm 2016, một nhóm nghiên cứu của Cơ quan vũ trụ châu Âu (ESA) thông báo rằng vệ tinh Swarm cũng khám phá ra sự xuất hiện của một dòng ion nóng chảy (molten iron) trải dài 3.000 km (1.864 dặm) bên dưới bề mặt Trái Đất, phía dưới Alaska và Siberia. Họ nhận ra rằng với độ rộng lên tới 420 km (260 dặm), dòng ion này cũng đang tăng gấp 3 tốc độ chỉ trong 2 thập kỷ và hướng thẳng tới châu Âu.

Tương tự dòng Plasma siêu thanh ở tầng khí quyển trên bề mặt Trái Đất đang phóng ra ngoài tầng khí quyển cao, dòng iron nóng chảy di chuyển nhanh cũng liên quan tới từ quyển Trái Đất. Điểm khác nhau giữa chúng là nhiệt độ, áp suất và cấu tạo các thành phần trong lõi ngoài tạo ra các chuyển động và xoáy nước trong kim loại lỏng. Cùng với sự quay của Trái Đất, chúng sinh ra dòng điện tạo nên từ trường.

Hiện giờ, khi phát hiện ra lõi ngoài của Trái đất và các dòng khí quyển tầng cao, các nhà nghiên cứu sẽ được trang bị tốt hơn để dự đoán từ trường của chúng ta sẽ làm gì tiếp theo và điều đó là rất quan trọng bởi có vẻ cực Bắc thực sự đang trong quá trình chuyển dịch như chúng ta nhắc đến.

Như những gì mà chúng tôi đã giải thích vào năm ngoái, từ trường của Trái Đất dường như suy yếu với tỷ lệ khoảng 5% trong mỗi thế kỷ, từ trường được dự kiến sẽ lật ngược lại, tại thời điểm đó các từ trường ở cực Bắc và cực Nam sẽ "trade places - thương mại địa danh".

"Điều ngạc nhiên hơn nữa có thể xảy ra. Từ trường luôn thay đổi và điều này thậm chí khó có thể làm cho dòng siêu thanh chuyển hướng được", Rune Floberghagen, người quản lý nhiệm vụ Swarm của ESA, cho biết tại thời điểm đó.

Những năm gần đây, từ trường của Trái Đất đang dần suy yếu và các chuyên gia dự đoán về hiện tượng đảo cực có thể xảy ra trong tương lai không xa. Liệu rằng đó có phải là lý do khiến cho dòng Plasma từ các cơn bão Mặt Trời dễ dàng tấn công và xâm nhập vào từ quyển cũng như tầng điện ly của Trái Đất, thậm chí đi sâu vào cả lòng đất.

Nếu quả thật là như vậy, những hậu quả mà nó có thể gây ra cho sự sống trên Trái Đất bao gồm con người khó có thể lường trước được.

Tham khảo thêm một số bài viết:

• Lengpudashi - phiên bản cải tiến của cỗ máy trí tuệ nhân tạo chơi poker Libratus
• Khám phá những sự thật đáng kinh ngạc về hành tinh vũ trụ của chúng ta
• Tìm hiểu về ngoại hành tinh siêu Trái Đất - Gliese 581c

Chúc các bạn vui vẻ!