Buzz
Nghiên cứu đột phá tiết lộ những cơn bão vũ trụ có khả năng gây xáo trộn địa từ, làm sai lệch tín hiệu định vị vệ tinh (GPS), đặt ra thách thức không nhỏ cho công nghệ hiện đại.
Tại vùng biên giới giữa từ trường Trái Đất và gió Mặt Trời, một hiện tượng kỳ vĩ đang diễn ra trong âm thầm - được giới khoa học đặt tên là 'cơn bão không gian' (space hurricane).
Khác biệt hoàn toàn với bão khí quyển thông thường, những xoáy plasma tích điện này có thể can thiệp trực tiếp vào từ trường địa cầu và gây nhiễu hệ thống định vị bằng vệ tinh.
Bão không chỉ là hiện tượng riêng của Trái Đất. 'Bão vũ trụ' - hiện tượng thiên văn kỳ thú với cấu trúc xoáy ốc cùng 'mưa' electron, có khả năng bơm lượng năng lượng khổng lồ vào khí quyển, tạo nên những màn cực quang ngoạn mục.
Gần đây, giới nghiên cứu đã phát hiện sự hiện diện của những hiện tượng thời tiết không gian đặc biệt này tại vùng cực Trái Đất và nhiều hành tinh khác trong Thái Dương Hệ.
Công trình nghiên cứu đăng tải trên tạp chí Space Weather đã hé lộ những góc nhìn mới về cơ chế hình thành, vận hành và tác động của những cơn bão plasma khổng lồ lên hành tinh chúng ta.
Giống như những cơn bão thông thường trong khí quyển, bão vũ trụ cũng sở hữu đặc điểm nhận dạng bao gồm mắt bão, các dải xoáy và chuyển động xoay tròn. Điểm khác biệt lớn nhất nằm ở thành phần cấu tạo - thay vì không khí, chúng được hình thành từ những luồng plasma cực nóng chứa đầy hạt mang điện di chuyển với vận tốc cực cao.
Điểm đặc biệt thú vị là những cơn bão không gian này cũng tạo ra hiện tượng 'mưa', nhưng thay vì hơi nước ngưng tụ, chúng phóng ra những trận mưa electron dữ dội. Mỗi sự kiện như vậy có khả năng giải phóng năng lượng khủng khiếp vào tầng điện ly, tương đương với những cơn bão từ cực mạnh thường xuất hiện ở vùng cực.
Mặc dù chỉ chính thức được công nhận là hiện tượng thời tiết vũ trụ đặc biệt vào năm 2021, nhưng nhờ có hệ thống quan trắc từ trường hoạt động liên tục, giới khoa học đã có thể truy ngược lại dấu vết của chúng trong các dữ liệu lưu trữ suốt hơn 20 năm qua.
Nghiên cứu tập trung phân tích một sự kiện điển hình năm 2014 để đánh giá tác động của bão vũ trụ lên môi trường không gian quanh Trái Đất. Dù thuật ngữ 'bão vũ trụ' mới xuất hiện từ 2021, nhưng nhờ hệ thống quan trắc từ trường hoạt động hàng thập kỷ, các nhà khoa học đã tái hiện được lịch sử của hiện tượng này.
Sự kiện năm 2014 cho thấy những cơn bão không gian có thể tạo ra nhiễu động từ trường mạnh ở các khu vực vĩ độ cao, đồng thời làm giảm độ tin cậy của hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu.
Đáng chú ý nhất là hiện tượng 'dao động pha' - sự biến thiên đột ngột của tín hiệu GPS có thể gây hệ lụy nghiêm trọng cho các ngành phụ thuộc vào định vị chính xác như hàng không, hàng hải, quốc phòng và hệ thống giao thông thông minh.
Tại những khu vực chịu ảnh hưởng của bão vũ trụ, tín hiệu định vị có thể xuất hiện sai số lớn hoặc mất ổn định, đặt ra bài toán nan giải cho công nghệ dẫn đường tiên tiến hiện nay.
Thống kê từ 2005 đến 2016 cho thấy Bắc bán cầu xuất hiện 329 cơn bão không gian, trong khi Nam bán cầu ghi nhận 259 cơn. Những hiện tượng này thường tập trung vào thời kỳ 'ngày vùng cực' (kéo dài nửa năm) tại các khu vực có vĩ độ trên 80°. Tần suất xuất hiện của chúng chịu ảnh hưởng bởi từ trường, chu kỳ hoạt động Mặt Trời và yếu tố mùa trên Trái Đất.
Trong giai đoạn 2005-2016, các nhà khoa học đã phát hiện tổng cộng 588 cơn bão không gian, phân bố không đồng đều giữa hai bán cầu với 329 cơn ở phía Bắc và 259 cơn ở phía Nam. Đặc biệt, chúng thường xuất hiện trong thời kỳ 'mặt trời không lặn' kéo dài 6 tháng tại các vùng cực có vĩ độ cao hơn 80 độ.
Nghiên cứu còn chỉ ra mối liên hệ giữa tần suất bão không gian với chu kỳ hoạt động của Mặt Trời và sự thay đổi theo mùa trên hành tinh chúng ta.
Khám phá về bão không gian không chỉ giúp giải mã các quá trình phức tạp trong tầng thượng khí quyển, mà còn có giá trị thiết thực trong việc bảo vệ các hệ thống điện tử, viễn thông và định vị hoạt động ngoài không gian.
Những hiểu biết mới này còn mở ra triển vọng phát triển các mô hình dự báo thời tiết vũ trụ chính xác hơn - yếu tố ngày càng quan trọng khi con người mở rộng hoạt động vào không gian vũ trụ.
Với số liệu thống kê ngày càng đầy đủ và những rủi ro tiềm ẩn đối với công nghệ cao, bão không gian không còn là hiện tượng thiên văn đơn thuần mà đã trở thành đối tượng nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cần được giám sát chặt chẽ.
Trong bối cảnh vệ tinh, tàu vũ trụ và công nghệ định vị đóng vai trò then chốt trong kinh tế và quốc phòng, việc nghiên cứu và ứng phó với những 'cơn cuồng nộ' plasma từ vũ trụ đang trở thành nhiệm vụ cấp bách.
