Bí ẩn về lớp không khí thứ 6 trong bầu khí quyển của Trái Đất

Một phần của bầu khí quyển vẫn còn nhiều bí ẩn và chưa được khám phá.

Vào tháng 5 năm 2017, Trạm Vũ trụ Quốc tế đã phóng ra 35 vi tinh thể nhỏ. Dù chúng có kích thước nhỏ nhưng lại có khả năng phát hiện tốt nhất hiện nay.

Những thiết bị nhỏ này được trang bị đồng hồ đo và được sử dụng để khám phá một khu vực cụ thể trong bầu khí quyển Trái Đất. Đây là một khu vực mà trước đây không ai có thể tiếp cận hoặc đã từng có những thiết bị quân sự bí mật tiếp cận. Một số nhà khoa học gọi khu vực này là 'vùng vô định'.

'Vùng vô định' là một khái niệm thú vị để diễn đạt sự thiếu hiểu biết của con người về một lớp không khí bí ẩn mà ranh giới của nó trong bầu khí quyển vẫn chưa được xác định chính xác. Có những ý kiến cho rằng nó nằm ở độ cao từ 40 km đến 300 km so với mực nước biển.

'Vùng vô định' là một trong những khu vực bí ẩn nhất trên hành tinh của chúng ta, là 'nơi chưa được biết đến' cuối cùng trong bầu khí quyển mà con người đã nghiên cứu từ nhiều góc độ khác nhau trong nhiều thập kỷ, thậm chí hàng thế kỷ.

Thierry Dudok de Wit từ Phòng thí nghiệm Hóa lý Không gian Môi trường tại Đại học Orleans, Pháp nói: 'Chúng tôi không có bất kỳ thông tin nào về lớp không khí này. Việc xác định vị trí của nó với thiết bị hiện có là không thể'.

Tầng khí quyển này được cho là quá cao, làm cho không khí rất loãng và không thích hợp cho máy bay bay. Thậm chí, cả các khí cầu của các nhà khoa học cũng không thể vượt qua độ cao 40 km so với mực nước biển. Đối với vệ tinh, mức độ không khí ở đó quá dày đặc để tiếp cận, và sự giảm ma sát sẽ khiến chúng rơi xuống tầng khí quyển thấp hơn và bị phá hủy, giống như việc ném tiền qua cửa sổ.

Đây cũng là lý do mà một lượng lớn vệ tinh vi mô giá rẻ được đưa vào sử dụng đồng thời để nghiên cứu tầng khí quyển bí ẩn này, vì thiệt hại sẽ không quá lớn. Thậm chí, các thiết bị mới nhất cũng chỉ có thể bay ở độ cao từ 200 đến 300 km.

Tên lửa có thể bay qua 'vùng vô định', nhưng điều này không hơn bằng việc cưỡi ngựa xem hoa vì chúng chỉ lướt qua mà thôi. Còn tia laser phát ra từ mặt đất chỉ có thể phát hiện nhiệt độ, hàm lượng hơi nước hoặc ozon cục bộ của một nơi nhất định.

'Trong những năm gần đây, dữ liệu quan sát từ xa của vệ tinh đã giúp chúng ta hiểu sơ bộ về cấu trúc tổng thể của tầng khí quyển này, nhưng để hiểu động lực học của nó, vẫn còn quá nhiều thông tin cơ bản chưa được biết đến', chuyên gia Diego Janches nhận định. Anasuya Aruliah từ Phòng thí nghiệm Vật lý Khí quyển, Đại học London, Vương quốc Anh cho biết thêm: 'Chúng tôi chỉ có kiến thức vật lý và hóa học rất cơ bản về bầu khí quyển này, nhưng những điều này không đủ để hiểu bản chất thực sự của tầng khí quyển này'.

Tuy nhiên, có một điều chắc chắn rằng 'vùng vô định' là một khu vực có rất nhiều biến động. Ví dụ, một số hiện tượng quang học cường độ cao và tồn tại trong thời gian ngắn là 'phóng điện từ trung và thượng khí quyển' ở lớp giữa, cao hơn nhiều so với nơi xảy ra giông và sét trong tầng đối lưu.

Một hiện tượng kỳ lạ khác có thể được quan sát trực tiếp từ mặt đất: Những đám mây dạ quang, xuất hiện ở độ cao khoảng 80 km so với vùng cực, có thể bắt nguồn từ sự hiện diện của bụi micrometeorite trong 'vùng vô định'.

Thực tế, vì thiếu dữ liệu nghiên cứu, nhà khoa học chỉ có thể dừng lại ở việc quan sát từ xa, tính toán lý thuyết và mô phỏng tái hiện. Tuy nhiên, 'vùng vô định' dường như luôn bị xáo trộn bởi một số hiện tượng thời tiết khắc nghiệt.

Diego Jeansius giải thích: 'Tầng khí quyển mỏng này kết nối môi trường Trái Đất và không gian vũ trụ. Nó bị ảnh hưởng đồng thời bởi hai môi trường này với đặc điểm hoàn toàn khác nhau, gây ra những hiện tượng như nhiễu loạn nghiêm trọng tại đây'. Một nhóm nghiên cứu của NASA gần đây đã xác nhận rằng sự lạnh đi ở bán cầu bắc có thể liên quan đến sự xuất hiện của những đám mây phát sáng trên Nam Cực hai tuần sau đó. Và mọi thứ xảy ra trên bầu trời cũng có thể có hàng loạt tác động trên bề mặt.

Các dao động lan truyền dọc theo toàn bộ lớp giữa dường như đóng một vai trò cố định trong sự phân rã theo mùa của xoáy cực bao quanh Bắc Cực vào mùa đông. Điều rắc rối hơn là một số nhà khoa học tin rằng các hạt năng lượng cao trong phạm vi độ cao này sẽ tạo ra các hợp chất nito và oxy làm suy giảm tầng ozon, khi có cực quang và bão mặt trời, có thể gây ra một loạt các hiệu ứng khí hậu cục bộ.

Trong quá trình này, sự phóng điện xuyên qua lớp giữa sẽ tạo ra các chất hóa học mới ở cùng độ cao, có thể có nhiều tác động lên thời tiết bề mặt. Ngoài ra còn có một điều thú vị là chùm tia khổng lồ kết nối đỉnh của đám mây và tầng điện ly gần 100 km phía trên nó, tạo thành một khớp nối điện tuyệt vời giữa tầng dưới và tầng trên của bầu khí quyển.

Lớp giữa này dường như đóng một vai trò quan trọng trong động lực học của toàn bộ bầu khí quyển. Thực tế, các nhà khoa học đang dần hiểu được mức độ tương tác giữa các lớp của khí quyển không bị cô lập và 'vùng vô định' có thể là nền tảng của sự truyền năng lượng và vật chất theo phương thẳng đứng. Aaron Ridley, nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan, Hoa Kỳ đã chỉ ra rằng: 'Sự ghép theo chiều dọc ngày càng được tích hợp vào các mô hình dự đoán và kết quả tính toán sẽ chính xác hơn'.

Jean-Louis Pinzon cho biết: 'Sự thiếu hiểu biết của chúng tôi về tầng giữa không phải là vấn đề!' bởi hiện nay giới khoa học đã huy động các phòng thí nghiệm của NASA và hơn năm mươi trường đại học phát triển 35 vệ tinh vi mô để tìm hiểu khu vực bí ẩn này... và trong tương lai 'vùng vô định' sẽ có thể xác định.