Bí ẩn Tam giác quỷ không gian

Chúng ta thường nghe nói về Tam giác Bermuda, còn được gọi là Tam giác Quỷ, là một khu vực nằm ở hướng tây của phía Bắc Đại Tây Dương nơi mà nhiều tàu thuyền tàu thuyền được cho là đã biến mất trong hoàn cảnh bí ẩn. Nhưng ít người biết rằng còn có “Tam giác quỷ không gian” nằm gần kề, ở phía nam Đại Tây Dương. Thực chất, phía trên Trái Đất có một khoảng trống, một vùng cấm (a no-go zone) mà tàu vũ trụ có thể gặp rủi ro lớn khi đi vào.

Ở độ cao khoảng 480 km phía trên Brazil, tồn tại một khu vực kỳ lạ: nơi vệ tinh gặp trục trặc, nơi Kính viễn vọng Không gian Hubble không thể thu thập dữ liệu, và nơi các phi hành gia trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) không thể thực hiện các chuyến đi bộ ngoài không gian.

Bạn không thể nhìn thấy nó, nhưng nó vẫn tồn tại. Và nó được mệnh danh là Tam giác quỷ Bermuda trong không gian. Tên chính thức của khu vực này là Vùng Bất thường Nam Đại Tây Dương (SAA), và các thiết bị điện tử tại đây gặp trục trặc do sự suy yếu của từ trường Trái Đất.

Từ trường của Trái Đất giúp bảo vệ chúng ta khỏi bức xạ dưới dạng các hạt mang điện tích. Tuy nhiên, tại khu vực SAA, từ trường yếu hơn đáng kể, đồng nghĩa với việc nhiều hạt bức xạ nguy hiểm hơn có thể xâm nhập.

“Trong khu vực này, các hạt mang điện tích thường xuyên di chuyển gần bề mặt Trái Đất hơn so với những nơi khác,” tiến sĩ Ashley Greeley, nhà vật lý học không gian tại NASA, cho biết. Những hạt này bị mắc kẹt trong vùng lõm của từ trường và có thể tồn tại ở đó trong nhiều năm, gây gián đoạn nghiêm trọng đối với tàu vũ trụ.

“Nếu một proton mang năng lượng cao va vào thiết bị điện tử nhạy cảm, nó có thể gây ra sự cố tạm thời như mất dữ liệu hoặc đảo bit, hoặc thậm chí làm hỏng vĩnh viễn thiết bị,” Greeley giải thích. “Ngoài ra, các hạt mang điện có thể tích tụ trên bề mặt tàu vũ trụ, gây ra hiện tượng tích điện và làm hỏng các linh kiện điện tử.”

Các cơ quan vũ trụ và công ty tư nhân phải tắt vệ tinh khi đi qua khu vực SAA và tránh lên kế hoạch cho các chuyến đi bộ ngoài không gian tại đây. Tuy nhiên, chúng ta không thể kiểm soát được sự tồn tại của nó. Điều đáng nói là khu vực này đang dịch chuyển.

Hố sụt trong không gian

SAA là một điểm yếu trong vành đai Van Allen, một cặp vành đai bức xạ bảo vệ Trái Đất, được giữ cố định bởi từ trường hành tinh.

Hai vành đai này có dạng hình bánh rán (một vành đai trong và một vành đai ngoài), nằm cách bề mặt Trái Đất hàng trăm km và chứa đầy các hạt mang nhiều năng lượng di chuyển ở tốc độ cao có thể bị mắc kẹt trong hàng ngàn năm.

Tuy nhiên, chúng không đối xứng. Tại những khu vực mà từ trường yếu hơn, các hạt này có thể di chuyển gần Trái Đất hơn. Các electron trong vành đai trong và các proton trong vành đai ngoài có thể đến gần bề mặt Trái Đất ở khảng cách khoảng 200 km – nằm ngay trong quỹ đạo thấp, nơi có nhiều vệ tinh và ISS hoạt động.

Điều này khiến SAA trở thành một trở ngại lớn, nhưng đồng thời cũng đóng vai trò bảo vệ không gian xung quanh Trái Đất khỏi bức xạ.

“Nếu không có SAA, bức xạ mạnh sẽ tồn tại ngay phía trên bầu khí quyển,” giáo sư Yuri Shprits, chuyên gia về thời tiết vũ trụ tại Trung tâm Nghiên cứu Địa chất Đức, giải thích.

SAA giống như một hố ga, hút các hạt mang năng lượng cao. Khu vực này nguy hiểm, nhưng nó lại giúp cho các khu vực rộng lớn xung quanh an toàn hơn.

Tất cả bắt nguồn từ lõi Trái Đất

Mặc dù ảnh hưởng của SAA diễn ra ở độ cao lớn, nhưng nguyên nhân thực sự của nó lại nằm sâu bên trong lõi Trái Đất – nơi nhiệt độ có thể lên tới hàng ngàn độ. Lớp ngoài của lõi là sắt và niken lỏng, dày khoảng 2.253 km. Khi kim loại lỏng này di chuyển, nó tạo ra từ trường của Trái Đất.

“Vật chất nóng dâng lên, trong khi vật chất nguội hơn chìm xuống. Chuyển động đối lưu này ngày càng trở nên hỗn loạn và bị ảnh hưởng bởi sự quay của Trái Đất,” tiến sĩ Monika Korte, nhà nghiên cứu từ trường Trái Đất, giải thích.

Sự chuyển động xoắn của kim loại lỏng tạo ra một máy phát điện khổng lồ, sản sinh ra từ trường Trái Đất. Tuy nhiên, từ trường này không đồng đều, và một số quy trình trong đó tạo ra SAA.

Trong khi từ trường của Trái Đất về cơ bản là một trường lưỡng cực – với một cực từ gần Bắc Cực và một cực khác gần Nam Cực – thì trường này không đồng nhất và có những khu vực mà từ trường khác biệt.

“Điều chúng tôi phát hiện, đặc biệt là dưới SAA, là ở một số khu vực có những vùng mà từ thông có dấu ngược lại so với hướng lưỡng cực lớn này,” Korte cho biết.

Có một vùng từ thông (magnetic flux) ngược như vậy tại ranh giới giữa lõi và lớp phủ dưới SAA, nhưng những vùng tương tự cũng xuất hiện ở những nơi khác, chẳng hạn gần vùng từ trường cực Bắc. Tuy nhiên, cách những vùng này liên quan đến SAA vẫn là điều mà các nhà nghiên cứu đang cố gắng tìm hiểu.

Một bất thường đang di chuyển

Điều thực sự khiến SAA trở nên kỳ lạ là nó không chỉ ngày càng lớn mà còn đang di chuyển.

“Nó dịch chuyển rất nhanh,” Giáo sư Ricardo Trindade, người nghiên cứu lịch sử của SAA, cho biết. “Cứ mỗi năm năm, bạn sẽ thấy sự khác biệt. Và qua nhiều thế kỷ, nó thay đổi rất nhiều.”

Để nghiên cứu lịch sử của SAA, các nhà khoa học tìm kiếm các nhũ đá trong hang động. Những trầm tích khoáng này hình thành qua hàng thế kỷ do nước nhỏ giọt từ trên xuống và tích tụ trên sàn hang. Bằng cách cắt chúng thành lát mỏng và phân tích bằng máy đo từ kế, các chuyên gia có thể lập biểu đồ lịch sử từ trường của Trái Đất – giống như đếm vòng tuổi cây.

Những nghiên cứu dạng này cho thấy rằng SAA không phải là một hiện tượng mới và có thể truy nguyên từ cách đây tới 11 triệu năm. Tuy nhiên, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng dị thường này đã dịch chuyển theo thời gian và thực tế nó không hề bắt đầu từ Nam Đại Tây Dương.

“Dị thường này được hình thành ở Tây Phi, khoảng khu vực Namibia,” Trindade cho biết. Ban đầu, nó rất nhỏ vào khoảng năm 1500, nhưng sau đó bắt đầu mở rộng và di chuyển về phía tây. “Đến đầu thế kỷ 20, nó đã ở rất gần Nam Mỹ.”

Nhưng ở Nam Mỹ, cấu trúc dưới bề mặt lại rất khác. Tại đây, mảng Nazca mang vật chất từ bề mặt xuống trực tiếp ranh giới giữa lõi và lớp phủ, khiến ranh giới này trở nên lạnh hơn.

Chính sự khác biệt về nhiệt độ này có thể là nguyên nhân gây ra dị thường và giải thích cách thức cũng như lý do tại sao nó di chuyển theo thời gian. Hơn nữa, có vẻ như đây không chỉ là một hiện tượng đơn lẻ mà là một quá trình diễn ra lặp đi lặp lại.

“Khi nhìn lại dữ liệu lịch sử, chúng tôi nhận thấy rằng mỗi khi một dị thường hình thành ở châu Phi, thì 250 năm sau, dị thường đó lại xuất hiện ở Nam Mỹ,” Trindade cho biết.

“Dị thường phải được sinh ra ở châu Phi do sự bất thường trong lớp phủ, sau đó nó di chuyển đến Nam Mỹ. Rồi sau một khoảng thời gian, một dị thường mới lại xuất hiện ở châu Phi, và dị thường ở Nam Mỹ biến mất.”

Nếu điều này đúng, thì dị thường này phải tồn tại hàng triệu năm, xuất hiện và biến mất theo một chu kỳ không ngừng.

Một sự đảo ngược đầy kịch tính

Vì có vẻ như dị thường này mang tính chu kỳ, nhiều người đã đặt câu hỏi liệu nó có liên quan đến một chu kỳ khác của từ trường Trái Đất, trong đó các cực từ đôi khi bị đảo ngược hay không.

Trong lịch sử hành tinh, các nhà khoa học đã quan sát thấy từ trường có thể suy yếu xuống mức rất thấp và sau đó cực từ bắc và nam hoán đổi vị trí cho nhau.

“Nếu điều đó xảy ra, nó sẽ là một sự kiện lớn, bởi vì khi từ trường đảo chiều, chúng ta sẽ có một từ trường yếu hơn nhiều so với hiện tại,” Trindade nói, so sánh tác động này với việc có một SAA trên toàn cầu.

“Tất cả các vệ tinh sẽ gặp nguy hiểm, mọi hệ thống liên lạc và các sứ mệnh không gian của chúng ta sẽ phải đối mặt với điều đó. Và đó là một vấn đề rất lớn.”

Tuy nhiên, ông và các chuyên gia khác đồng ý rằng điều này sẽ không xảy ra trong tương lai gần. Mặc dù cường độ trung bình của từ trường đang giảm, nhưng nó vẫn cao hơn nhiều so với mức có thể kích hoạt một sự đảo chiều.

Dự đoán hiện tượng này cũng rất khó, vì thời gian xảy ra đảo ngược từ không theo một quy luật cố định. “Có những giai đoạn mà từ trường đảo chiều nhiều lần trong vòng một triệu năm, nhưng cũng có thời kỳ như Kỷ Phấn trắng (Cretaceous), nơi từ trường giữ nguyên hướng trong gần 40 triệu năm,” Korte giải thích.

“Trung bình, từ trường đã thay đổi từ hai đến bốn lần trong một triệu năm. Nhưng đó chỉ là một con số trung bình.”

Một số người cho rằng sự đảo chiều này có thể liên quan đến dị thường SAA, vì cả hai đều có mức cường độ từ trường thấp bất thường và đều liên quan đến sự chuyển động của vật chất trong lõi Trái Đất.

“Có những người cho rằng khi bề mặt ranh giới lõi-lớp phủ nguội đi, nó làm giảm hiệu quả của sự đối lưu trong lõi, và điều đó khiến Trái Đất dễ bị đảo chiều hơn,” Trindade giải thích.

Tuy nhiên, dữ liệu hiện có cho thấy các lần đảo chiều trong quá khứ không xảy ra khi dị thường nằm ở một vị trí cụ thể nào đó. Điều này cũng gợi ý rằng từ trường suy yếu tại SAA không đồng nghĩa với việc một sự đảo ngược sắp xảy ra.

Câu hỏi này vẫn còn bỏ ngỏ. “Không ai thực sự hiểu rõ những sự kiện này diễn ra như thế nào, tại sao chúng xảy ra và mối liên hệ giữa chúng là gì,” Korte nói.

Quan trọng đối với sự sống

Tất cả những cuộc thảo luận về sự suy yếu của từ trường và nguy cơ vệ tinh bị ảnh hưởng bởi các dị thường có thể nghe có vẻ đáng lo ngại, nhưng chúng ta chưa cần phải lo lắng về một sự đảo chiều ngay lúc này.

Từ trường của Trái Đất đã suy yếu và tăng cường trong suốt lịch sử, và hiện tại, nó vẫn đang ở mức mạnh hơn trung bình. Để một sự đảo chiều xảy ra, cần có một sự thay đổi lớn trong lõi Trái Đất, điều này không thể diễn ra nhanh chóng.

“Tôi không thích dùng từ ‘đảo chiều cực từ’ vì nó nghe như thể có thể xảy ra một cách đột ngột,” Korte nói.

Quá trình này không giống như bật tắt công tắc điện, và nó cũng không sắp diễn ra: “Chắc chắn nó sẽ không xảy ra trong vòng đời của chúng ta, và sớm nhất cũng phải trong 600 hoặc 700 năm nữa – thậm chí ngay cả khi đó, tôi vẫn nghĩ khả năng rất thấp.”

Vùng Bất thường Nam Đại Tây Dương là một minh chứng rõ ràng về tầm quan trọng của từ quyển – lớp bảo vệ vô hình nhưng quan trọng xung quanh hành tinh chúng ta – và cách nó bảo vệ chúng ta khỏi bức xạ vũ trụ khắc nghiệt. Một số nhà khoa học thậm chí còn cho rằng nếu không có từ quyển, sự sống sẽ không bao giờ tiến hóa trên Trái Đất.

“Nếu chúng ta không có từ quyển, bầu khí quyển của chúng ta sẽ bị bào mòn,” Trindade nói. Điều đó đồng nghĩa với việc mất nước và CO₂, và cuối cùng chu trình nước sẽ biến mất.

“Chu trình nước là điều mà ai cũng đồng ý là thiết yếu cho sự sống. Vì vậy, một cách gián tiếp, từ trường có vai trò rất quan trọng trong việc duy trì sự sống trên hành tinh.”

Phần lớn Dị thường Nam Đại Tây Dương (màu xanh) nằm trên lãnh thổ Brazil. Các chấm trắng thể hiện các vệ tinh bị ảnh hưởng bởi hiện tượng này. Ảnh: ESA/DTU SPACE