Mỗi ngày, bạn không hề nhận ra, Trái Đất đang mất thêm một khoảng thời gian rất nhỏ để hoàn thành một vòng tự quay. Sự thay đổi này chỉ được đo bằng phần nghìn giây, nhưng lực cần thiết để tạo ra nó lớn đến mức gần như không thể hình dung.
Và theo một nghiên cứu mới, tốc độ ngày dài ra hiện đang ở mức “chưa từng có tiền lệ” trong suốt 3,6 triệu năm lịch sử địa chất.
Phát hiện cho thấy khi các khối băng ở hai cực và sông băng tan chảy do hậu quả của biến đổi khí hậu, lượng nước từng bị nhốt ở vĩ độ cao chảy ra đại dương và lan về phía xích đạo. Điều này làm dịch chuyển khối lượng ra xa khỏi các cực của Trái Đất – và làm chậm chuyển động quay.
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng biến đổi khí hậu đang gây ra những hiệu ứng kỳ lạ lên vòng quay của hành tinh chúng ta. Lần này, nhóm nghiên cứu từ Đại học Vienna và ETH Zurich đã nhìn ngược lại thời gian địa chất để đặt câu hỏi liệu có điều gì giống như tốc độ thay đổi ngày nay từng xảy ra trước đây hay không.
Câu trả lời, một cách rõ ràng, là không.
Độ dài của một ngày chưa bao giờ cố định hoàn hảo. Vòng quay của Trái Đất liên tục bị tác động bởi lực hấp dẫn của Mặt Trăng, bởi các quá trình sâu bên trong lòng hành tinh và bởi sự dịch chuyển trong khí quyển. Những lực này kéo và đẩy theo các hướng khác nhau, và qua thời gian địa chất, chúng tạo ra các dao động về độ dài của một ngày.
Điều các nhà khoa học đã xác định được là biến đổi khí hậu giờ đây đã trở thành một lực đủ mạnh để sánh ngang – và theo thời gian, sẽ vượt qua – tất cả các lực đó.
Để nhìn ngược lại hàng triệu năm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng hóa thạch của một loài sinh vật đơn bào sống dưới đáy biển, gọi là trùng lỗ đáy (benthic foraminifera). Thành phần hóa học của vỏ chúng ghi lại những thay đổi cổ đại về mực nước biển. Bằng cách xem xét những thay đổi này, các nhà nghiên cứu có thể tính toán vòng quay của Trái Đất đã thay đổi như thế nào.
Một thuật toán học máy được phát triển đặc biệt, được thiết kế để xử lý những bất định trong dữ liệu cổ đại, cho phép họ rút ra những kết luận vững chắc từ vật chất trải dài ngược về cuối kỷ Pliocene (trước kỷ băng hà), cách đây 3,6 triệu năm. Trong toàn bộ khoảng thời gian đó, một điểm dữ liệu nổi bật: ngày nay.
Sức mạnh tương đương động đất cấp 9
Tốc độ hiện tại của việc ngày dài ra do khí hậu gây ra – 1,33 mili giây mỗi thế kỷ – nghe có vẻ nhỏ bé. Nhưng xét đến các lực liên quan, sự phân bố lại khối lượng là khổng lồ.
“Một sự thay đổi như vậy trong độ dài của ngày đòi hỏi một sự phân bố lại khối lượng đáng kinh ngạc: vào khoảng 1.000 tỷ tấn di chuyển từ các cực ra đại dương,” Giáo sư Benedikt Soja của ETH Zurich, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết. “Để hình dung lượng này, hãy tưởng tượng một khối băng hình khối đặt trên thành phố New York. Nó sẽ cao 10 km, cao hơn cả đỉnh Everest.”
Về năng lượng liên quan đến việc tạo ra sự thay đổi này, Tiến sĩ Mostafa Kiani Shahvandi của Đại học Vienna, tác giả chính của nghiên cứu, ghi nhận như sau: “Sự thay đổi trong năng lượng quay của Trái Đất tương đương với một trận động đất cấp 9,0 độ richter” – không phải về mức độ tàn phá, mà về lực ở cấp độ hành tinh.
Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy một thời điểm trong hồ sơ địa chất, khoảng 2 triệu năm trước, nơi tốc độ thay đổi gần bằng tốc độ ngày nay. Nhưng đó là một trường hợp ngoại lệ.
“Một ‘cơn bão hoàn hảo’ gồm các chỏm băng mong manh và sự gia tăng CO₂ tự nhiên đã kích hoạt quá trình tan chảy quy mô lớn của các chỏm băng ở hai cực,” Soja nói. “Sự kiện hiếm hoi này chưa từng được lặp lại một cách tự nhiên kể từ đó, nhưng hoạt động của con người hiện đang tạo ra cùng một lực ở cấp độ hành tinh đó chỉ trong hơn một thế kỷ.”
Lớn hơn cả Mặt Trăng vào năm 2100
Trong kịch bản phát thải cao với sự phụ thuộc tiếp tục nặng nề vào nhiên liệu hóa thạch, biến đổi khí hậu được dự báo sẽ trở thành yếu tố lớn nhất làm thay đổi độ dài ngày vào cuối thế kỷ, vượt qua cả lực kéo hấp dẫn của Mặt Trăng.
Hậu quả thực tiễn của điều này là có thật. “Mặc dù một mili giây nghe có vẻ rất nhỏ, hiệu ứng này rất quan trọng đối với độ chính xác siêu cao cần thiết cho định vị GPS trên Trái Đất và điều hướng tàu vũ trụ khắp hệ Mặt Trời,” Soja nói.
Hơn nữa, những thay đổi ở cấp độ hành tinh mà chúng ta đang gây ra cho vòng quay của Trái Đất phản ánh những tác động sâu rộng mà chúng ta đang gây ra đối với hệ sinh thái Trái Đất. Sự phân bố mạnh mẽ lại khối lượng đi đôi với các hiện tượng thời tiết cực đoan thường xuyên hơn và mực nước biển dâng cao, cả hai đều sẽ có tác động to lớn đến nơi con người có thể sinh sống an toàn trong tương lai.
“Bài học quan trọng nhất là ảnh hưởng của con người đối với hệ thống Trái Đất đã trở nên sâu sắc đến mức chúng ta đang thay đổi chính cách hành tinh của chúng ta quay,” Soja nói.
Về những gì tiếp theo, nhóm nghiên cứu hiện đang chuyển sự chú ý sang các cách khác mà hoạt động của con người đang làm dịch chuyển khối lượng quanh hành tinh, đặc biệt là sự suy giảm nước ngầm và những thay đổi trong chu trình nước do biến đổi khí hậu gây ra. Các tính toán ban đầu cho thấy những hiệu ứng này nhỏ hơn đáng kể so với hiệu ứng từ băng tan, nhưng việc hiểu đầy đủ chúng sẽ làm rõ bức tranh về chính xác cách thức và tốc độ chúng ta đang làm thay đổi vòng quay của Trái Đất.
Khi nước từng bị nhốt trong băng tan chảy, hành tinh phình ra ở xích đạo, buộc tốc độ quay phải chậm lại. Ảnh: Getty Images
Với sự phụ thuộc nặng nề vào nhiên liệu hóa thạch và nhiệt độ toàn cầu tăng 3°C–5°C, tác động của biến đổi khí hậu lên vòng quay Trái Đất sẽ vượt qua hiệu ứng hấp dẫn của Mặt Trăng. Ảnh: Getty Images
