Trái Đất có thể duy trì sự sống là nhờ vào lượng nhiệt khổng lồ đến từ Mặt Trời. Ánh sáng mặt trời giúp hỗ trợ quá trình quang hợp ở thực vật, tạo nên mắt xích quan trọng trong chuỗi thức ăn. Tuy nhiên, con người lại đang sắp phải đối mặt với sự thay đổi từ ngôi sao chủ đó chính là Mặt trời có thể sẽ lạnh đi vào năm 2050.
Như một lẽ thường tình, ngôi sao sáng của chúng ta đang già đi theo sự giãn nở của vũ trụ, nguồn năng lượng mà nó chu cấp cho sự sống sẽ ngày càng ít. Mặt trời đang dần lạnh đi. NASA cảnh báo, khi ngôi sao sáng bước vào chu kỳ tiếp theo, con người có thể sẽ phải đối mặt với cái lạnh buốt giá chả kỷ băng hà.
Sự hình thành các vết đen trên bề mặt Mặt trời
Giống như các hành tinh khác trong Thái Dương hệ, Mặt Trời cũng được con người nghiên cứu. Quá trình này thậm chí đã bắt đầu trước khi có những tiến bộ về khoa học kỹ thuật về thiên văn từ cuối thế kỷ XVI. Từ xa xưa, người Hy Lạp đã phát hiện ra nguồn sáng của Trái Đất đang tuân theo một quy luật hoạt động nào đó. Khi nghiên cứu về những tài liệu ghi chép cổ điển nhất của châu Âu, người ta phát hiện ra những khám phá thiên văn của Iliad và Odyssey Homer, trong đó có một sự xuất hiện đặc biệt được mô tả là các pha tối của Mặt Trời.
Các pha tối này có thể cho phép việc định ra ngày tháng của những sự kiện trong năm, đồng thời việc tính toán thời gian thuận tiện hơn, đặc biệt là khi các hiện tượng vũ trụ xảy ra đồng thời. Người Hy Lạp đã cố gắng quan sát ngôi sao vào lúc nó mọc và lặn mỗi ngày để tìm ra những đốm đen trên bề mặt quả cầu đỏ. Và ngày nay, con người đã biết những hiện tượng đó thuộc vào một sự kiện thiên văn có tên là chu kỳ sống 11 năm của Mặt Trời.
Năng lượng của ngôi sao duy nhất trong Thái Dương hệ lấy từ việc đốt cháy vật chất lõi là khí Heli. Quá trình sản sinh nhiệt và ánh sáng này có lúc mạnh có lúc yếu, tạo nên những hố lửa rộng hàng triệu km trên bề mặt ngôi sao mà ở Trái Đất chúng ta lờ mờ nhìn thấy chúng như những vết đen trên bề mặt lòng đỏ trứng gà rồi đến một ngày nào đó những vết đen lại đột nhiên biến mất.
Các nhà khoa học gọi quá trình xuất hiện rồi lại biến mất của những vết đen đó là chu kỳ Mặt trời. Một thuật ngữ dùng để ám chỉ sự thay đổi số lượng các vết đen trên bề mặt của ngôi sao chủ của Trái Đất theo một quy luật và thời gian cố định. Khi lòng đỏ trứng gà có ít vết đen nhất, nó được gọi là giai đoạn cực tiểu và lúc ngôi sao hoạt động mạnh nhất, tức là có nhiều vết đen nhất nó được gọi là giai đoạn cực đại.
Các nhà khoa học ước tính ra một chu kỳ hoạt động của Mặt Trời bằng cách quan sát thời gian kéo dài từ cực tiểu này đến cực tiểu kế tiếp. Để thống nhất và thuận tiện hơn cho việc nghiên cứu, các nhà thiên văn học đã bắt tay thành lập SCPP – Ban dự đoán Chu kỳ Mặt trời. Đây là kết quả của sự kết hợp giữa hai hội đồng khoa học lớn: NASA và Cục Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA).
Theo đó, họ bắt đầu nghiên cứu một cách có hệ thống hơn về sự sáng lên và tối đi của Mặt Trời. Các báo cáo gần đây nhất cho thấy một chu kỳ mới đã bắt đầu vào tháng 12/2019, đánh dấu thời điểm năng lượng Mặt Trời yếu nhất. Nó được đặt tên là Chu kỳ Mặt trời 25 (Solar Cycle 25). SCPP đưa ra các phân tích cho thấy Solar Cycle 25 dự kiến kéo dài từ năm 2019 tới tận 2030.
Sức mạnh kinh hoàng của ngôi sao chủ trong chu kỳ cực đại
Chúng ta đang chuẩn bị bước nào khoảng thời gian nóng nhất của Mặt trời với những lỗ đen đang dần xuất hiện thường xuyên hơn. Ước tính vào tháng 7 năm 2025, ngôi sao sẽ cháy rực rỡ nhất với biên độ năng lượng tương đối, nhưng vẫn yếu hơn Solar Cycle 24. Mặt trời dự kiến sẽ hoạt động cực đại vào và làm gia tăng số lượng các vết đen một cách rõ ràng và nhanh chóng. Quá trình bùng nổ này chắc chắn sẽ đem đến các tia lửa Mặt trời (solar flare) và bão từ cho Trái Đất.
Những vết đen trên bề mặt ngôi sao chính là dấu hiệu để báo trước sự bắt đầu của các vụ nổ và hàng loạt những sự kiện giải phóng ánh sáng, vật chất và năng lượng vào không gian. Chúng giống như điềm gở trước những trận sóng thần hay những cơn bão lớn. Trước khi mọi thứ bị càn quét, không gian thường yên bình và tĩnh lặng đến đáng sợ. Với tốc độ cản phá của năng lượng sóng hạt và các tia lửa Trái Đất sẽ bị đốt cháy sạch sẽ nếu không có lớp từ trường bảo vệ bên ngoài.
Các trận bão từ khủng khiếp có thể ảnh hưởng mạnh mẽ lên hoạt động của toàn bộ sóng vô tuyến trên Địa cầu. Năng lượng sóng hạt sẽ càn quét và gây cản trở cho các thiết bị vệ tinh cũng như trạm thu phát sóng trên mặt đất. Các vệ tinh có thể sẽ bị đốt cháy nếu cơn bão quá mạnh và toàn bộ hệ thống điện sẽ bị ngắt quãng và gây chập cháy đường dây trên diện rộng.
Không chỉ có vậy, các cơn bão từ khủng khiếp đến từ không gian còn có thể gây ảnh hưởng đến hệ thống radar của tháp tín hiệu hàng không, tên lửa, GPS, vệ tinh và các phi hành gia trong không gian. Họ đều là những người và vật thể phải chịu ảnh hưởng trực tiếp đến từ các trận càn quét mạnh bởi năng lượng vũ trụ.
Bão từ sẽ tạo ra hiện tượng cực quang mạnh nhất trong lịch sử tại hai cực. Các dải màu xanh đỏ trên bầu trời đêm chưa bao giờ là nhàm chán với loài người. Năm 2025, cực quang sẽ diễn ra mạnh nhất và lâu nhất. Những người yêu thích bầu trời có thể tìm về các quốc gia gần cực Bắc Trái Đất để tận hưởng hiện tượng thiên văn kỳ thú này.
Solar Cycle 25 sẽ kết thúc và mở ra một chu kì kế tiếp vào năm 2050. Thông báo này được đề cập tới trong một nghiên cứu mới đây về mặt trời của đại học California. Các quan sát thiên văn đã giúp các nhà khoa học đưa ra dự đoán về giai đoạn cực tiểu tiếp theo của Mặt trời sau khoảng thời gian cháy sáng và cung cấp hàng nghìn cơn bão từ cho Thái Dương hệ.
Họ cũng cảnh báo nghiêm túc về khả năng Mặt trời sẽ rơi vào thời kỳ bất thường nhất trong lần năng lượng cực tiểu này. Ngôi sao ấm áp cung cấp sự sống bằng nhiệt và ánh sáng cho Trái Đất sẽ trở nên “rất lạnh” trong giai đoạn này, mở ra một kỷ băng hà bất đắc dĩ cho nhân loại.
Vấn đề lạnh đi trên phạm vi toàn cầu
Theo nghiên cứu của các chuyên gia thuộc trường đại học California, Mặt trời vào năm 2050 sẽ đi vào ” chu kỳ cực tiểu vết đen kéo dài” hay còn gọi là Maunder Minimum. Trong giai đoạn này, ngôi sao chủ của chúng ta sẽ trở nên trầm lặng và ít hoạt động hơn. Sự hoạt động mạnh mẽ của Solar Cycle 25 tương tự với giai đoạn “cực tiểu lớn” (grand solar minimum) được giới thiên văn học chứng kiến lần cuối cùng vào những năm 1650-1715, trong thời “Kỷ băng hà mini” ở Bắc bán cầu.
Những bước sóng năng lượng trùng khớp tới khó tin đã mở ra một giả thuyết đáng sợ: Mặt trời nguội đi và thời kỳ băng giá lặp lại. Theo các công bố khoa học trước của NASA, quá trình Mặt trời nguội dần là do khí bụi từ những đợt phun trào trên bề mặt ngôi sao, do đó hoạt động đốt cháy đã bị hạn chế nên những quan sát từ Trái Đất sẽ thu được hình ảnh một chiếc nhân trứng gà đỏ và ít các vết đen.
Trong giới nghiên cứu, thuật ngữ ” chu kỳ cực tiểu vết đen kéo dài” được đề cập lần đầu tiên vào năm 1976 trên tạp chí Science bởi nhà thiên văn học người Mỹ – John A, Eddy. Hiện tượng này đã từng xuất hiện vài lần trong lịch sử nhân loại và được ghi chép một cách hệ thống lần đầu tiên bởi đen kéo dài đã được ghi nhận lần đầu bởi Gustave Spörer, một nhà thiên văn học người Đức vào năm 1887 và 1889.
Mỗi lần hiện tượng này diễn ra, Trái Đất đều có nhiều biến đổi mạnh mẽ về khí hậu, thủy triều và các vấn đề về sinh vật sống. Tuy nhiên, nó cũng đem đến cơ hội khám phá cho các chương trình nghiên cứu mặt trời bằng tàu vũ trụ liên hành tinh. Chúng ta có thể sẽ tiến lại gần hơn với ngôi sao trong khi nó suy yếu và ít tức giận với những cơn bão từ năng lượng. Các quan sát của Gustave Spörer về sau đã được chuyển tiếp về Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia ở London và tiếp tục được phát triển rộng hơn nhờ nhà thiên văn học người Anh Edward Walter Maunder (1851–1928) và vợ của ông là Annie Russell Maunder (1868–1947).
Trong thời kỳ băng hà nhỏ kéo dài qua các năm 1683-1684, 1694-1695 và 1708-1709, các nước Châu u đã phải trải qua lịch sử khí hậu lạnh giá khủng khiếp nhất trên Trái Đất. Những trận bão tuyết thường xuyên và dày đặc biến nền nhiệt trung bình của các khu vực châu u và Bắc Mỹ tụt dốc không phanh. Nhiều phân tích chỉ ra rằng số lượng những vết đen Mặt Trời có liên quan đến khí hậu lạnh giá và đóng băng trên diện rộng tại Anh quốc.
Tuy nhiên, ngày nay Trái Đất đã khác xa so với hơn ba thế kỷ trước. Các nhà khoa học vẫn đang đưa ra cảnh báo về hiện tượng tan băng ở hai cực do sự nóng lên toàn cầu. Nếu kỷ băng hà nhỏ thực sự diễn ra, Trái Đất có thể ổn định lại nền nhiệt vốn có và hạ bớt sức nóng do tầng khí quyển tràn ngập CO2. NASA cảnh báo: Sự nóng lên toàn cầu gây ra bởi khí thải nhà kính thông qua sử dụng nhiên liệu hóa thạch của con người lớn gấp 6 lần so với thay đổi gây ra bởi giai đoạn cực tiểu kéo dài hàng thập kỷ của Mặt Trời”. Điều này có nghĩa là cho dù ngôi sao chủ của Trái Đất có nguội đi một thập kỷ thì Trái Đất vẫn sẽ nóng lên, không ít thì nhiều.
Tuy nhiên, trong quá khứ, kỷ băng hà nhỏ là một hiện tượng cực kỳ đáng sợ. Trái Đất vẫn chưa đủ ấm và con người phụ thuộc vào củi và than để sưởi. Chu kỳ cực tiểu kéo dài cũng thay đổi lượng tia cực tím chiếu xuống bề mặt hành tinh. Bằng chứng được cung cấp rõ ràng bởi các các quan sát từ Thí nghiệm Khí hậu và Bức xạ Mặt trời của NASA.
Những hình ảnh phân tích chỉ ra lượng ánh sáng cực tím thay đổi nhiều hơn trong chu kỳ Mặt trời, nó ít và yếu hơn trong giai đoạn cực tiểu. Không chỉ thế, sự biến đổi này còn gây ảnh hưởng trực tiếp đến các phi hành gia. Peasnell cho biết: “Trong giai đoạn cực tiểu, từ trường Mặt Trời giảm nên lớp che chắn những tia vũ trụ này cũng yếu hơn. Nó có thể đe dọa các phi hành gia thám hiểm ngoài không gian”. Họ sẽ phải đối mặt với rất nhiều rủi ro tiềm ẩn về sức khoẻ và tính mạng.
Vào thế kỷ 17, kỷ băng hà nhỏ đã biến sông Thames của nước Anh thành một tấm gương băng giá khổng lồ nhờ nền nhiệt xuống âm một cách bất thường. Các vùng ấm áp xung quanh cũng không thể chống lại tác động của nền nhiệt thấp, thậm chí là cả biển Baltic cũng hiếm hoi đóng băng và độ dày của băng đạt tới mức không thể tưởng tượng được. Nó đã góp một phần không nhỏ giúp quân đội Thụy Điển trực tiếp tấn công Đan Mạch thông qua việc băng qua biển băng nhanh chóng.
Nền nhiệt trong chu kỳ cực tiểu kéo dài có thể sẽ rất thấp đối với một số khu vực địa lý nhất định. Hiện tượng này đã được nhà vật lý người Mỹ – Dan Lubin đã tiến hành nghiên cứu cùng một số cộng sự của mình. Ông đưa ra lời nhận xét: ”Vào năm 2050, Trái đất sẽ bước vào Kỷ băng hà nhỏ tồi tệ hơn cả ở thế kỷ 17″. Có thể đây chính là kết quả cho việc Mặt Trời đã hoạt động quá mạnh trong chu kỳ 11 năm trước đó.
Các trận phun trào nguội đi trên bề mặt ngôi sao không chỉ hạn chế các tia sáng mang năng lượng như cực tím, hồng ngoại mà nó cũng làm giảm đáng kể luôn ánh sáng của Mặt Trời. Trái Đất năm 2050 sẽ phải đối mặt với vấn đề năng lượng mặt trời cạn kiệt và suy yếu trên diện rộng. Điều này có thể giúp làm chậm phần nào quá trình tan băng và khôi phục nguyên vẹn hệ sinh thái châu Nam cực.
Hệ lụy của việc nóng lên toàn cầu không dừng lại ở việc làm mất đi môi trường sống của các loài như gấu Bắc cực, chim cánh cụt,…Nó còn gián tiếp thả ra các sinh vật và vi sinh vật cổ đại ẩn dấu hàng chục triệu năm sâu bên dưới lớp bằng ngàn mét. Đó là mối nguy cơ khổng lồ đối với sự tồn tại của loài người. Tuy nhiên, Mặt Trời suy yếu cũng hạn chế quá trình tái tạo tầng Ozon đang bị hư hại. Lớp bảo vệ con người khỏi các tia gây hại sẽ mỏng đi và làm thay đổi dòng khí quyển bên dưới.
Cụ thể, khi kỷ băng hà nhỏ xảy đến, một số khu vực như châu u và Bắc Mỹ sẽ trở nên cực kỳ lạnh. Trong khi đó phía nam Greenland sẽ trở nên ấm hơn đáng kể. Các chuyên gia dự báo thời tiết đã sớm đưa ra nhiều giả thuyết để kiểm chứng nhận định này. Kỳ năng lượng cực tiểu kéo dài sẽ không làm tất cả các khu vực đều lạnh lẽo, nó gây ảnh hưởng không cố định lên các vùng địa lý khác nhau. Có nhiều câu hỏi đã được đặt ra cho NASA về việc ngăn chặn khí hậu nóng lên bằng kỷ băng hà kéo dài nhưng hiện nay vẫn chưa có câu trả lời chính xác.
Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng khẳng định: “Dù Kỷ Băng hà nhỏ không thể ngăn chặn hoàn toàn việc biến đổi khí hậu nhưng chu kỳ cực tiểu vết đen kéo dài sẽ làm chậm quá trình ấm lên toàn cầu. Ngoài ra, nhiệt độ của một số nơi trên Trái đất có thể xuống tới âm độ vào khoảng thời gian Mặt Trời ít hoạt động nhưng sự nóng lên toàn cầu vẫn là xu hướng chính”.
