Giải mã hiện tượng 'bão vũ trụ': Khi những cơn lốc plasma khuấy động khí quyển Trái Đất

Bên ngoài tầng khí quyển của Trái Đất, nơi từ trường hành tinh gặp gió Mặt Trời, đang âm thầm diễn ra một hiện tượng kỳ bí và đầy sức mạnh mà các nhà khoa học gọi là "bão vũ trụ" (space hurricane).

Không giống như những cơn bão thông thường trong khí quyển, các cơn bão này được hình thành từ plasma, một loại chất lỏng bao gồm các hạt tích điện và có thể tác động trực tiếp đến từ trường Trái Đất cũng như làm gián đoạn hoạt động của các hệ thống định vị vệ tinh như GPS.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã ghi nhận sự tồn tại của những hiện tượng thời tiết không gian đặc biệt này tại vùng cực của Trái Đất và thậm chí là cả trên các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời.

Một nghiên cứu mới, được công bố trên tạp chí Space Weather , đã mang đến cái nhìn chi tiết hơn về cách các cơn bão plasma khổng lồ này hình thành, hoạt động và ảnh hưởng đến hành tinh của chúng ta.

Tương tự như bão khí quyển thông thường, bão vũ trụ cũng có các đặc điểm như tâm bão, các cánh tay xoắn ốc và chuyển động tròn. Tuy nhiên, thay vì không khí, nhân vật chính ở đây là plasma, những dòng hạt tích điện di chuyển với tốc độ cao.

Điều thú vị là những cơn bão này cũng "mưa", nhưng thay vì nước, đó là những trận mưa electron. Mỗi cơn bão như vậy có thể giải phóng ra một lượng năng lượng khổng lồ vào tầng điện ly của khí quyển Trái Đất, tương đương với các cơn bão từ mạnh xảy ra tại những vùng cực.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã sử dụng dữ liệu từ một cơn bão vũ trụ điển hình xảy ra năm 2014 để phân tích tác động của nó đến môi trường không gian quanh Trái Đất. Dù hiện tượng này chỉ được chính thức định danh là "bão vũ trụ" từ năm 2021, nhưng việc theo dõi từ quyển đã được thực hiện trong suốt nhiều thập kỷ, cho phép các nhà nghiên cứu quay trở lại và truy vết các cơn bão xảy ra từ trước đó.

Trường hợp năm 2014 cho thấy rằng các cơn bão này có thể gây ra nhiễu loạn địa từ ở các vĩ độ cao, cũng như làm giảm độ chính xác của tín hiệu từ các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu.

Đặc biệt đáng chú ý là hiện tượng "nhấp nháy pha", sự thay đổi bất ngờ trong tín hiệu GPS có thể gây ra những hậu quả đáng kể đối với các lĩnh vực phụ thuộc vào định vị chính xác như hàng không, tàu biển, quân sự hay giao thông thông minh.

Trong những vùng bị ảnh hưởng bởi bão vũ trụ, tín hiệu GPS có thể bị sai lệch hoặc mất ổn định, đặt ra những thách thức mới cho công nghệ dẫn đường hiện đại.

Trong khoảng thời gian từ năm 2005 đến 2016, các nhà khoa học đã ghi nhận tổng cộng 588 cơn bão không gian, trong đó có 329 cơn xảy ra ở Bắc bán cầu và 259 cơn ở Nam bán cầu. Những cơn bão này thường diễn ra trong khoảng thời gian "ngày địa cực", tức là khi mặt trời chiếu sáng liên tục suốt sáu tháng tại các khu vực có vĩ độ lớn hơn 80 độ.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu còn nhận thấy tần suất xuất hiện của bão vũ trụ bị chi phối bởi chu kỳ hoạt động của Mặt Trời và thậm chí cả mùa trên Trái Đất.

Việc phát hiện và nghiên cứu các cơn bão vũ trụ không chỉ giúp giới khoa học hiểu thêm về cơ chế vận hành phức tạp của tầng thượng khí quyển mà còn có ý nghĩa lớn đối với việc đảm bảo an toàn cho các hệ thống điện tử, truyền thông và định vị hoạt động trong môi trường không gian.

Thêm vào đó, những hiểu biết mới này có thể góp phần xây dựng các mô hình dự báo thời tiết không gian chính xác hơn, một yếu tố ngày càng quan trọng khi nhân loại tiếp tục mở rộng hoạt động lên quỹ đạo và xa hơn nữa.

Với tần suất xuất hiện ngày càng được thống kê rõ ràng, cùng những tác động tiềm ẩn mà chúng có thể gây ra cho các hệ thống công nghệ cao trên mặt đất và trong không gian, bão vũ trụ không còn là hiện tượng kỳ thú thuần túy của thiên nhiên nữa, mà đã trở thành một đối tượng nghiên cứu cần được theo dõi sát sao.

Trong thời đại mà các vệ tinh, tàu vũ trụ và công nghệ định vị trở thành xương sống cho nhiều hoạt động kinh tế và quân sự, việc hiểu rõ và ứng phó kịp thời với những "cơn thịnh nộ plasma" từ không gian đang là một nhiệm vụ ngày càng cấp thiết.