Các tác động của thời tiết không gian cực đoan có thể lớn hơn những gì từng được đánh giá trước đây, theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature. Bài báo, có tiêu đề "Hồi quy về giá trị trung bình có thể giải thích sự bão hòa của bão địa từ", do Tiến sĩ Nithin Sivadas thuộc Trung tâm Bay Không gian Goddard của NASA đứng đầu, với đồng tác giả là Tiến sĩ Maria Walach thuộc Đại học Lancaster.
Thời tiết không gian - gây ra bởi sự biến thiên của các điện trường trong từ trường và tầng khí quyển trên cao của Trái Đất - có thể ảnh hưởng đến các công nghệ trên và xung quanh Trái Đất theo nhiều cách khác nhau. Trong số đó, các cơn bão địa từ cực đoan là một trong những dạng thời tiết không gian ít xảy ra hơn nhưng có mức độ nghiêm trọng lớn hơn.
Bão địa từ cực đoan là những nhiễu loạn tạm thời của plasma và từ trường xung quanh Trái Đất, có thể làm gián đoạn thông tin liên lạc vệ tinh trên phạm vi toàn cầu, gây mất điện trên diện rộng và ảnh hưởng đến lượng bức xạ mà các phi hành gia cũng như phi công phải tiếp xúc.
Giới hạn trên đang bị nghi ngờ
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học cho rằng tồn tại một giới hạn trên đối với phản ứng của Trái Đất trước các cơn bão Mặt Trời. Theo quan điểm được chấp nhận rộng rãi, các dòng điện trong tầng khí quyển trên cao của Trái Đất sẽ đạt đến một giá trị cực đại khi cường độ của gió Mặt Trời tăng lên.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới cho thấy giới hạn trên này chỉ là một ảo giác xuất phát từ độ không chắc chắn trong các phép đo cường độ gió Mặt Trời, khi giá trị thực có xu hướng hồi quy về giá trị trung bình. Nếu đúng như vậy, điều này đồng nghĩa với việc các cơn bão Mặt Trời có thể gây ra những tác động đối với công nghệ của chúng ta nghiêm trọng hơn nhiều so với những gì từng được cho là trước đây.
Walach cho biết: "Từ trường của hành tinh chúng ta bảo vệ chúng ta rất hiệu quả trước nhiều tác động của thời tiết không gian, vì vậy chúng thường chỉ biểu hiện dưới dạng những trục trặc nhỏ hoặc những cực quang tuyệt đẹp. Tuy nhiên, cũng có những trường hợp cực đoan khi các vệ tinh bất ngờ rơi trở lại Trái Đất, hoặc chúng ta mất liên lạc và tín hiệu GPS."
Khi các phép đo gây hiểu nhầm
Gió Mặt Trời là dòng khí nóng liên tục thổi ra từ Mặt Trời và có thể mạnh lên trong các vụ phun trào trên Mặt Trời. Các quan sát trước đây cho thấy khi gió Mặt Trời mạnh lên, các dòng điện trong tầng khí quyển trên cao của Trái Đất - vốn có thể ảnh hưởng đến các vệ tinh, hệ thống thông tin liên lạc và tín hiệu dẫn đường - sẽ tăng đến một mức nhất định rồi trung bình sẽ ổn định.
Nhóm nghiên cứu cho rằng giới hạn biểu kiến này chỉ là hệ quả của độ không chắc chắn trong các phép đo gió Mặt Trời.
Theo họ, vấn đề nằm ở chỗ phần lớn các phép đo gió Mặt Trời trong các hiện tượng cực đoan đều được thực hiện bởi các tàu không gian tại điểm Lagrange 1, nằm gần Mặt Trời hơn Trái Đất khoảng 1 triệu dặm (1,6 triệu kilomet). Do đó, gió Mặt Trời thực sự tác động đến Trái Đất nhiều khả năng đã yếu hơn do hiệu ứng hồi quy về giá trị trung bình. Khi lấy trung bình các quan sát từ nhiều hiện tượng khác nhau, điều này tạo ra cảm giác rằng gió Mặt Trời mạnh không tạo ra các dòng điện mạnh tương ứng, bởi trung bình thì gió Mặt Trời yếu hơn mới là thứ đến được Trái Đất.
Bằng chứng từ khu vực gần Trái Đất hơn
Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng từ hơn một triệu phép đo gió Mặt Trời được thực hiện bởi các tàu không gian của NASA có quỹ đạo rất gần Trái Đất. Việc phân tích các quan sát này cho thấy tồn tại mối quan hệ trực tiếp giữa cường độ của gió Mặt Trời và các dòng điện trong tầng khí quyển trên cao, qua đó cho thấy không hề tồn tại một giới hạn trên. Thay vào đó, phản ứng của Trái Đất sẽ tiếp tục gia tăng cùng với cường độ của gió Mặt Trời, đồng nghĩa với việc các tác động đối với công nghệ cũng có thể tiếp tục tăng lên.
Walach cho biết: "Nếu phản ứng của hành tinh chúng ta đối với gió Mặt Trời thực sự không có giới hạn trên, thì các mô hình dành cho những trường hợp cực đoan cần phải tính đến điều này, và chúng ta cần luôn cảnh giác trước các tác động của thời tiết không gian. May mắn là những hiện tượng cực đoan như vậy rất hiếm gặp, nhưng điều đó cũng đồng nghĩa với việc chúng ta có rất ít dữ liệu để nghiên cứu. Chỉ thời gian mới có thể cho chúng ta biết điều gì sẽ xảy ra trong một hiện tượng cực đoan có tần suất khoảng một lần trong một nghìn năm."
Tác giả chính của nghiên cứu, Sivadas, cho biết: "Thông thường, chúng ta giả định rằng giá trị thực sẽ nằm gần với giá trị đo được. Nhưng lý thuyết xác suất cho thấy nó có xu hướng lệch theo một phía. Đó là lý do vì sao những rủi ro do thời tiết không gian gây ra dường như đang bị đánh giá thấp."
Tuấn Phong
Theo Phys.org
