Công Dân Nhà Khoa Chứng Minh Rằng Ô Nhiễm Ánh Sáng Xóa Sổ Những Ngôi Sao Trên Bầu Trời

Nhiều năm trước, Christopher Kyba từng nghi ngờ về dữ liệu thiên văn được thu thập bởi các nhà khoa học công dân - cuối cùng, nó phụ thuộc vào việc người ta đánh giá bằng mắt trần bầu trời đêm. Nhưng khi một sinh viên viết thư hỏi về cách đo độ sáng của bầu trời, ông nghĩ đến dự án khoa học công dân Globe at Night, được khởi động vào năm 2006 để cho sinh viên theo dõi những ngôi sao họ có thể nhìn thấy. Ông tải xuống và đọc kỹ dữ liệu. “Tôi trở thành một người theo chủ nghĩa hoàn toàn,” Kyba nói, một nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Địa chất Đức ở Berlin. Ông sau đó đã dành cả sự nghiệp của mình để nghiên cứu ô nhiễm ánh sáng và hiện đã phân tích dữ liệu Globe at Night từ khắp nơi trên thế giới để đo lường sự tăng đột ngột của nó trong những năm gần đây.

Dự án này được quản lý bởi NOIRLab của Quỹ Nghiên cứu Khoa học Quốc gia, một trung tâm nghiên cứu thiên văn tại Tucson, Arizona. Những người tình nguyện - hầu hết ở Bắc Mỹ và châu Âu - được cung cấp tám bản đồ có thể của bầu trời đêm địa phương của họ, hiển thị những ngôi sao có thể nhìn thấy ở các mức độ độ sáng khác nhau. Những người tình nguyện nhìn ra ngoài và chọn bản đồ phù hợp nhất với những gì họ thực sự có thể nhìn thấy, dựa trên độ sáng của ngôi sao nhạt nhất họ có thể nhận biết được vào thời điểm đó. Sau đó, họ đưa ra một báo cáo ngắn trên trang web của Globe at Night bằng điện thoại, máy tính bảng hoặc máy tính của họ. (Một số nhà khoa học công dân, chủ yếu là những người nghiệp dư thiên văn, cũng sở hữu một thiết bị đo cường độ sáng gọi là Sky Quality Meter, và có một nơi trên trang web để đánh dấu đọc số của nó nữa.)

Vào tháng 1, Kyba và đội của ông đã công bố một bài phân tích trên tạp chí Science về dữ liệu thu thập từ năm 2011 đến 2022, tiết lộ một sự gia tăng đáng kể trong ô nhiễm ánh sáng, với bầu trời đêm sáng hơn gần 10% hàng năm trong thập kỷ đó. Xu hướng ấn tượng này có nghĩa là, ít nhất là ở một số khu vực, độ sáng của bầu trời đang tăng gấp đôi mỗi tám năm. “Đó là một cú sốc lớn. Tôi thích làm người lạc quan, nhưng tôi liên tục bị đánh gục bởi dữ liệu,” Kyba nói.

Suốt hàng ngàn năm, con người đã nhìn lên bầu trời, và mọi người trên thế giới đã nhìn thấy một bầu trời đêm gần như giống hệt như những gì tổ tiên họ đã thấy - ngoại trừ những ngôi sao đôi khi chết do siêu tNova. Nhưng trong những năm gần đây, điều đó rõ ràng đã thay đổi. Ánh sáng nhân tạo từ các khu vực đô thị sáng bóng tiếp tục xâm phạm vào các vùng lân cận, trong khi các khu vực bầu trời tối, chẳng hạn như trong các công viên quốc gia và tiểu bang với dân số thấp ở Hoa Kỳ, đang lùi đi. (Đây là một hiện tượng khác với vấn đề do các vệ tinh phản xạ trong quỹ đạo tạo ra, làm tăng thêm ánh sáng nhân tạo vào bầu trời đêm.) Người nghiệp dư và chuyên gia thiên văn đã nhận thức về ô nhiễm ánh sáng từ hàng thập kỷ, nếu không phải hàng thế kỷ. Tuy nhiên, vấn đề ngày càng trở nên tồi tệ hơn.

Kyba và đội của ông đã xây dựng một mô hình cho dữ liệu của NOIRLab, phát hiện rằng mỗi năm độ sáng của bầu trời đã tăng khoảng 6.5% ở châu Âu, 10.4% ở Bắc Mỹ và 7.7% ở phần còn lại của thế giới, với trung bình toàn cầu là 9.6%. Những người tình nguyện của Globe at Night cũng báo cáo rằng những ngôi sao nhạt đang trở nên ít nhìn thấy hơn, và một số thậm chí biến mất khỏi bầu trời giảm sút. Khi Kyba tiến hành nghiên cứu của mình, mọi người liên hệ với ông để nói rằng họ không thể nhận biết được Văn Ma hơn nữa, hoặc dải sao Đường Milk nổi tiếng.

“Ban đầu tôi hơi kinh ngạc,” Connie Walker nói, người làm việc tại NOIRLab, giám đốc tại Globe at Night và là một trong những tác giả của nghiên cứu. Những phát hiện này lớn hơn nhiều so với sự tăng ước lượng chỉ là 2% trước đây của các vệ tinh thời tiết. Nhưng những chiếc vệ tinh đó hoàn toàn mù đối với ánh sáng màu xanh lam, nên chúng bỏ lỡ một phần lớn của xu hướng, Walker nói. Trong thập kỷ qua, nhiều thành phố đã chuyển từ đèn đường natri áp suất cao màu vàng sang đèn LED hiệu suất năng lượng cao nhưng màu xanh lam - và mắt của con người (và một số loài động vật hoang dã) đặc biệt nhạy cảm với ánh sáng màu xanh lam vào ban đêm. Các vệ tinh cũng bỏ lỡ ánh sáng trỏ sang bên, giống như từ biển quảng cáo. Tổng cộng, độ sáng tích tụ từ các nguồn như đèn trên bên ngoài nhà hoặc doanh nghiệp và trên đường phố, cầu thang và biển báo.

Có khả năng rằng ô nhiễm không khí giải thích một số xu hướng ở một số khu vực cụ thể, nhưng không có cách nào nó tăng lên đến mức đó, Kyba nói. Và trong khi đánh giá của một nhà khoa học công dân cá nhân có thể thay đổi hoặc có một số không chính xác, những điều đó được hủy bỏ khi báo cáo từ hàng trăm nghìn tình nguyện viên được trung bình hóa, ông nói. Ô nhiễm ánh sáng, ông kết luận, là nguyên nhân chính đằng sau sự biến mất của những vì sao.

Vậy có thể làm gì để giải quyết vấn đề này? “Những người hoạt động chống ô nhiễm ánh sáng thích nói, ‘Đây là vấn đề dễ giải quyết nhất, vì bạn chỉ cần tắt đèn.’ Điều đó đúng nhưng không hữu ích,” Kyba nói. Ô nhiễm ánh sáng đến từ nhiều nguồn, và quyết định về ánh sáng được đưa ra bởi nhiều người, doanh nghiệp và quan chức thành phố. Nhưng khác với biến đổi khí hậu, việc đảo ngược nó không cần phải khó khăn như vậy, và lợi ích sẽ được cảm nhận ngay lập tức. Ví dụ, việc chỉ sử dụng lượng ánh sáng cần thiết tối thiểu, đặt đèn theo hẹn nếu chúng không cần vào ban đêm, hoặc bảo vệ chúng hoặc hướng chúng xuống không khó khăn hoặc tốn kém. Điều quan trọng là thuyết phục hàng ngàn người liên quan đến quyết định ánh sáng quy mô lớn để đưa ra những lựa chọn tốt hơn.

Walker và các nhà thiên văn khác lo lắng về một thế hệ mất quyền truy cập vào bầu trời đêm sao. “Là một nhà thiên văn, đó là nỗi kinh hoàng khi chúng ta sẽ mất đi nguồn cảm hứng đưa người vào lĩnh vực của chúng ta. Có hàng triệu người ở các thành phố lớn chỉ may mắn thấy được Sao Kim và Sao Thổ. Mặt trăng là tất cả họ còn,” Teznie Pugh, giám đốc đài quan sát McDonald thuộc Đại học Texas tại Austin và làm chủ tịch ủy ban ô nhiễm ánh sáng, nhiễu sóng radio và rác không gian của Hội Thiên văn Hoa Kỳ, nói. Chính sách quốc gia hoặc quy định quốc tế về ô nhiễm ánh sáng có thể khó thực hiện trong tương lai gần, vì vậy cô và đồng nghiệp tập trung vào thu hút sự chú ý hơn đối với việc hỗ trợ các chiến dịch cộng đồng.

Có những lý do tốt cho ánh sáng ban đêm, bao gồm đảm bảo an toàn công cộng. Nhưng điều đó không cần phải xung đột với việc bảo vệ bầu trời đêm, John Barentine, một nhà thiên văn có trụ sở tại Tucson và giám đốc điều hành của Dark Sky Consulting, một công ty tư vấn về việc sử dụng ánh sáng ngoại trời, lập luận. Anh chỉ đến Tucson như một câu chuyện thành công. Thành phố và vùng lân cận có dân số khoảng 1 triệu, nhưng nhiều cư dân hiểu rõ cách ánh sáng ảnh hưởng đến bầu trời đêm - và điều này hữu ích khi có các đài quan sát lớn trong khu vực. Khoảng năm năm trước, thành phố chuyển đổi 20,000 đèn đường sang đèn LED nhưng chọn mức đầu ra lumen thấp hơn nhiều so với nhiều thành phố khác. Thành phố đã “quá mức chiếu sáng” trong nhiều năm, Barentine nói, và sau khi giảm ánh sáng ở mức độ đường phố khoảng 60%, quan chức thành phố gần như không nhận được phản ánh về việc nó quá tối. “Tôi không thấy lý do gì các chính sách ở đây không thể được xuất khẩu đến những nơi khác,” anh nói. “Chúng ta biết chúng hoạt động.”

Cập nhật lúc 2-13-2023 5:15 chiều ET: Câu chuyện này đã được cập nhật để sửa sai chức vụ của Teznie Pugh.