Các cơn nổ từ mặt trời gây thiệt hại tầng ôzôn và tăng bức xạ trên Trái Đất

TPO - Cực quang vào đầu tháng 5 vừa qua đã chứng minh sức mạnh của các cơn bão mặt trời, phát ra dưới dạng bức xạ. Mặt trời đôi khi có sức tàn phá lớn hơn nhiều. Được gọi là 'sự kiện hạt mặt trời', những luồng proton từ bề mặt có thể bắn vào không gian như đèn pha.

Hồ sơ cho thấy, khoảng mỗi nghìn năm, Trái Đất lại bị tấn công bởi một sự kiện hạt năng lượng mặt trời cực mạnh, có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho tầng ôzôn và làm tăng mức độ bức xạ cực tím (UV) ở bề mặt. Khi từ trường của Trái Đất yếu, những sự kiện này có thể ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự sống trên khắp hành tinh.

Lá chắn từ trường quan trọng của Trái Đất

Từ trường của Trái Đất cung cấp một lớp kén bảo vệ quan trọng cho sự sống, làm chệch hướng bức xạ từ mặt trời. Bình thường, nó hoạt động như một nam châm khổng lồ với các đường sức từ tăng từ một cực, vòng quanh và lao xuống ở cực kia. Các cực thẳng đứng cho phép một số bức xạ vũ trụ ion hóa thâm nhập xuống tầng khí quyển trên, nơi chúng tương tác với các phân tử khí để tạo ra ánh sáng được gọi là cực quang.

Tuy nhiên, từ trường thay đổi nhiều theo thời gian. Trong thế kỷ qua, cực bắc đã di chuyển qua miền bắc Canada với tốc độ khoảng 40 km mỗi năm và từ trường đã yếu đi hơn 6%. Hồ sơ địa chất cho thấy, đã có những giai đoạn kéo dài hàng thế kỷ hoặc hàng thiên niên kỷ khi từ trường địa từ rất yếu hoặc thậm chí hoàn toàn không có.

Nếu Trái Đất mất từ trường như sao Hỏa, hậu quả sẽ như thế nào? Vào tháng 5 vừa qua, sau cực quang, một sự kiện hạt mặt trời mạnh đã tấn công sao Hỏa, gây gián đoạn cho tàu vũ trụ Mars Odyssey và tăng mức độ bức xạ trên bề mặt lên gấp 30 lần so với bình thường.

Sức mạnh của proton

Bầu khí quyển ngoài của mặt trời phát ra liên tục luồng electron và proton được gọi là 'gió mặt trời'. Ngoài ra, bề mặt mặt trời đôi khi phát ra các luồng năng lượng, chủ yếu là proton, trong các sự kiện hạt mặt trời liên quan đến các đợt bùng phát mặt trời.

Proton nặng hơn electron và mang nhiều năng lượng hơn, khiến chúng có thể đi sâu hơn vào khí quyển Trái Đất và kích thích các phân tử khí trong không khí. Tuy nhiên, các phân tử này chỉ phát ra tia X, vô hình với mắt thường.

Trong mỗi chu kỳ mặt trời (khoảng 11 năm), có hàng trăm sự kiện hạt mặt trời yếu xảy ra, nhưng trong lịch sử Trái Đất, các nhà khoa học đã phát hiện nhiều sự kiện mạnh mẽ hơn nhiều.

Sự kiện hạt mặt trời cực đoan

Những sự kiện hạt mặt trời cực đoan xảy ra cách nhau vài thiên niên kỷ một lần. Sự kiện gần đây nhất xảy ra vào năm 993 sau Công nguyên và đã được sử dụng để chứng minh rằng các ngôi nhà Viking ở Canada được xây dựng từ gỗ cắt vào năm 1021 sau Công nguyên.

Ít ôzôn, nhiều bức xạ

Ngoài các tác động ngay lập tức, các sự kiện hạt mặt trời cũng có thể khởi động chuỗi phản ứng hóa học trong tầng khí quyển, dẫn đến suy giảm tầng ozone. Ozone hấp thụ bức xạ UV từ mặt trời, gây hại cho thị lực và ADN (tăng nguy cơ ung thư da), cũng như có tác động đến khí hậu.

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã sử dụng mô hình hóa học khí quyển toàn cầu để đánh giá tác động của sự kiện hạt mặt trời cực đoan. Họ phát hiện rằng, sự kiện như vậy có thể làm giảm mức độ ozone trong khoảng một năm, làm tăng mức độ tia cực tím trên bề mặt và gây tổn thương ADN. Nếu sự kiện proton mặt trời xảy ra khi từ trường của Trái đất yếu, tổn thương ozone có thể kéo dài sáu năm, làm tăng mức độ tia cực tím lên 25% và tỷ lệ tổn thương ADN do mặt trời gây ra lên 50%.

Vụ nổ hạt từ quá khứ

Giai đoạn gần đây nhất của từ trường yếu bắt đầu cách đây 42.000 năm và kéo dài khoảng 1.000 năm, bao gồm sự chuyển đổi tạm thời ở cực bắc và cực nam. Trong thời gian này, đã xảy ra những sự kiện tiến hóa lớn như sự biến mất của người Neanderthal cuối cùng ở châu Âu và tuyệt chủng của các loài động vật có túi lớn như gấu túi khổng lồ và kangaroo ở Úc.

Tương tự như vậy, sự tiến hóa nhanh chóng của các nhóm động vật đa dạng trong Vụ nổ kỷ Cambri (khoảng 539 triệu năm trước) cũng liên quan đến điều kiện địa từ và mức độ UV cao.