Khám phá ra tia plasma siêu thanh trên bầu khí quyển Trái đất

Lần đầu tiên các nhà nghiên cứu khám phá ra tia plasma siêu thanh (supersonic plasma jets) trên bầu khí quyển của Trái Đất. Điều đặc biệt mà các nhà khoa học cũng phải kinh ngạc đó là nhiệt độ của những tia plasma này lên tới... 10.000°C. Trong khi nhiệt độ bề mặt của Mặt Trời cũng chỉ tới hơn 5.700 độ C, còn nhiệt độ trung tâm lõi trái Đất cũng chỉ khoảng 7.000 độ C.

Phát hiện này khiến các nhà khoa học đặt câu hỏi, có phải từ trường Trái Đất đã suy yếu khiến cho các cơn gió Mặt Trời xâm nhập vào khí quyển?

Những dòng plasma bí ẩn xuất hiện ở tầng điện ly

Vệ tinh Swarm.

Với nhiệt năng khổng lồ như vậy, những tia plasma này có thể thay đổi cấu tạo hóa học của tầng điện ly Trái Đất (Earth's ionosphere). Nguy hiểm hơn, khiến cho tầng vật chất khí quyển bị rò rỉ ra không gian

Nhiều thập kỷ trước, nhà khoa học người Na Uy Kristian Birkeland cho rằng các dòng electron lớn được các cơn bão mặt trời cung cấp năng lượng đang đi xuyên qua tầng điện ly Trái Đất, vượt qua cả lớp rào chắn là từ quyển của Trái Đất.

Tầng điện ly là tầng khí quyển có độ cao từ 75 tới 1.000 km tính từ bề mặt Trái Đất, vào năm 1970 khi mà các nhà khoa học đưa được vệ tinh lên độ cao này, sự tồn tại của những dòng electron mới được xác nhận.

Những dòng electron này còn được biết đến với cái tên "dòng điện Birkeland" (đặt tên theo nhà vật lý người Na Uy Kristian Birkeland sau khi ông tìm ra nó), mang năng lượng tới 1 TW (bằng 1/3 tổng năng lượng tiêu thụ của Mỹ trong một năm). Chúng cũng là nguyên nhân gây ra hiện tượng cực quang ở 2 cực địa cầu.

Ngày nay, các nhà khoa học tới từ Cơ quan vũ trụ Châu Âu (European Space Agency (ESA)) đã đưa bộ ba vệ tinh Swarm vào giữa vùng từ quyển và điện ly nhằm điều tra dòng điện Birkeland.

Cuối cùng, họ khám phá ra một dòng điện trường khổng lồ khó tin phát sinh ở tầng điện ly tương tác với dòng điện Birkeland như hình dưới:

Tương tác điện ở tầng điện ly. 

Đồng thời vệ tinh cũng cho biết những dòng điện bí ẩn này chính là các dòng plasma siêu thanh (supersonic plasma jets).

Bill Archer tới từ Đại học Calgary (Canada) thuộc nhóm nghiên cứu cho hay:

"Sử dụng dữ liệu từ các vệ tinh Swarm, chúng tôi đã khám phá ra những dòng điện cực mạnh từ các tia plasma siêu thanh".

"Chúng có thể làm cho tầng điện ly đạt tới nhiệt độ gần 10.000 độ C và thay đổi cấu trúc hóa học ở tầng điện ly. Chúng cũng là nguyên nhân khiến tầng điện ly bị kéo dãn ra cao hơn, điều này có thể làm rò rỉ các vật chất khí quyển ra không gian".

Không chỉ trên mặt đất, những dòng plasma bí ẩn còn thâm nhập cả lòng đất

Tháng 12 năm 2016, một nhóm nghiên cứ của Cơ quan vũ trụ châu Âu (ESA) thông báo rằng vệ tinh Swarm cũng khám phá ra sự xuất hiện của một dòng ion nóng chảy (molten iron) trải dài 3.000 km bên dưới bề mặt Trái Đất, phía dưới Alaska và Siberia.

Với độ rộng lên tới 420 km, dòng ion này cũng đang tăng gấp 3 tốc độ chỉ trong 2 thập kỷ và hướng thẳng tới châu Âu.

Dòng điện Birkeland. 

Tương tự dòng plasma ở tầng khí quyển trên bề mặt Trái Đất, dòng plasma phía dưới lòng đất cũng liên quan tới từ quyển Trái Đất. Điểm khác nhau giữa chúng là nhiệt độ, áp suất và cấu tạo. Cùng với sự quay của Trái Đất, chúng sinh ra dòng điện tạo nên từ trường.

Những năm gần đây, từ trường của Trái Đất đang dần suy yếu và các chuyên gia dự đoán về hiện tượng đảo cực có thể xảy ra trong tương lai không xa.

Liệu rằng đó có phải lý do khiến cho dòng plasma từ các cơn bão mặt trời dễ dàng tấn công và xâm nhập vào từ quyển cũng như tầng điện ly của Trái Đất, thậm chí đi sâu vào cả lòng đất.

Nếu quả thật như vậy, những hậu quả mà nó có thể gây ra cho sự sống trên Trái Đất bao gồm con người là khó có thể lường trước được.