 |
Quan sát chuyển động cực (ảnh tạp chí Nature Geoscience) |
Mô hình và quan sát của các nhà nghiên cứu tại ETH Zurich cho thấy, biến đổi khí hậu và sự nóng lên toàn cầu sẽ có ảnh hưởng lớn hơn đến tốc độ quay của Trái đất so với tác động của mặt trăng, yếu tố đã quyết định sự gia tăng độ dài của ngày trong hàng tỷ năm.
Biến đổi khí hậu đang khiến các khối băng ở Greenland và Nam Cực tan chảy. Nước từ các vùng cực đang chảy vào các đại dương trên thế giới và đặc biệt là vào vùng xích đạo. "Điều này có nghĩa là: khối lượng đang thay đổi và ảnh hưởng đến chuyển động quay của Trái Đất", Benedikt Soja, Giáo sư Khoa trắc địa không gian tại Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Môi trường và Địa tin học thuộc Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (ETH Zurich) giải thích.
Soja nói: "Giống như khi một vận động viên trượt băng nghệ thuật thực hiện động tác xoay tròn, đầu tiên giữ chặt cánh tay vào cơ thể rồi duỗi thẳng ra". Vòng quay ban đầu nhanh dần chậm dần vì khối lượng di chuyển ra xa trục quay, làm tăng quán tính vật lý.
Trong vật lý, chúng ta nói về định luật bảo toàn mô men động lượng và định luật này cũng chi phối sự quay của Trái Đất. Nếu Trái Đất quay chậm hơn, ngày sẽ dài hơn. Do đó, biến đổi khí hậu cũng làm thay đổi độ dài của ngày trên Trái Đất, mặc dù chỉ là tối thiểu.
Các nhà nghiên cứu ETH từ nhóm của Soja đã công bố hai nghiên cứu mới trên tạp chí Nature Geoscience và Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) về cách biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến chuyển động cực và độ dài của ngày.
Biến đổi khí hậu vượt qua ảnh hưởng của mặt trăng
Trong nghiên cứu của PNAS, các nhà nghiên cứu ETH Zurich cho thấy, biến đổi khí hậu cũng làm tăng độ dài của ngày thêm vài mili giây so với 86.400 giây hiện tại. Điều này là do nước chảy từ các cực đến vĩ độ thấp hơn và do đó làm chậm tốc độ quay.
Một nguyên nhân khác gây ra sự chậm lại này là ma sát thủy triều, được kích hoạt bởi mặt trăng. Tuy nhiên, nghiên cứu mới đưa ra một kết luận đáng ngạc nhiên: nếu con người tiếp tục thải ra nhiều khí nhà kính hơn và Trái đất nóng lên theo, thì cuối cùng điều này sẽ có ảnh hưởng lớn hơn đến tốc độ quay của Trái đất so với tác động của mặt trăng, yếu tố đã quyết định sự gia tăng độ dài của ngày trong hàng tỷ năm.
Soja kết luận: "Con người chúng ta có tác động lớn hơn đến hành tinh của mình so với những gì chúng ta nhận ra và điều này tự nhiên đặt ra cho chúng ta trách nhiệm to lớn đối với tương lai của hành tinh này".
Trục quay của Trái Đất đang dịch chuyển
Tuy nhiên, sự thay đổi khối lượng trên bề mặt Trái Đất và bên trong Trái Đất do băng tan không chỉ làm thay đổi tốc độ quay của Trái Đất và độ dài của ngày: như các nhà nghiên cứu chỉ ra trên tạp chí Nature Geoscience , chúng cũng làm thay đổi trục quay. Điều này có nghĩa là các điểm mà trục quay thực sự gặp bề mặt Trái Đất sẽ di chuyển.
 |
Băng tan nghĩa là khối lượng đang thay đổi và ảnh hưởng đến chuyển động quay của Trái Đất (ảnh dubaothoitiet.info) |
Các nhà nghiên cứu có thể quan sát chuyển động cực này, trong một khoảng thời gian dài hơn, đạt tới khoảng mười mét mỗi trăm năm. Không chỉ sự tan chảy của các tảng băng đóng vai trò ở đây, mà còn có các chuyển động diễn ra bên trong Trái Đất.
Sâu trong lớp phủ của Trái đất, nơi đá trở nên nhớt do áp suất cao, sự dịch chuyển xảy ra trong thời gian dài. Và cũng có các luồng nhiệt trong kim loại lỏng của lõi ngoài Trái đất, chịu trách nhiệm tạo ra từ trường của Trái đất và dẫn đến sự dịch chuyển khối lượng.
Trong mô hình toàn diện nhất cho đến nay, Soja và nhóm của ông đã chỉ ra cách chuyển động cực là kết quả của các quá trình riêng lẻ trong lõi, trong lớp phủ và từ khí hậu ở bề mặt.
Mostafa Kiani Shahvandi, một trong những nghiên cứu sinh tiến sĩ của Soja và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Lần đầu tiên, chúng tôi đưa ra lời giải thích đầy đủ về nguyên nhân của chuyển động cực chu kỳ dài. Nói cách khác, hiện chúng ta biết lý do và cách trục quay của Trái Đất di chuyển so với lớp vỏ Trái Đất".
Một phát hiện đặc biệt nổi bật trong nghiên cứu của họ là các quá trình trên và trong Trái đất có mối liên hệ với nhau và ảnh hưởng lẫn nhau. "Biến đổi khí hậu đang khiến trục quay của Trái đất chuyển động và có vẻ như phản hồi từ sự bảo toàn mô men động lượng cũng đang thay đổi động lực của lõi Trái đất", Soja giải thích.
Kiani Shahvandi nói thêm: "Do đó, biến đổi khí hậu đang diễn ra thậm chí có thể ảnh hưởng đến các quá trình sâu bên trong Trái Đất và có phạm vi rộng hơn so với những gì người ta từng cho là trước đây". Tuy nhiên, không có nhiều lý do để lo ngại vì những tác động này là nhỏ và không có khả năng gây ra rủi ro.
Luật vật lý kết hợp với AI
Đối với nghiên cứu về chuyển động cực, các nhà nghiên cứu đã sử dụng cái được gọi là mạng nơ-ron thông tin vật lý. Đây là các phương pháp trí tuệ nhân tạo (AI) mới trong đó các nhà nghiên cứu áp dụng các định luật và nguyên lý vật lý để phát triển các thuật toán đặc biệt mạnh mẽ và đáng tin cậy cho máy học. Kiani Shahvandi đã nhận được sự hỗ trợ từ Siddhartha Mishra, Giáo sư Toán học tại ETH Zurich.
Các thuật toán mà Kiani Shahvandi phát triển đã giúp lần đầu tiên có thể ghi lại tất cả các hiệu ứng khác nhau trên bề mặt Trái đất, trong lớp phủ và lõi của nó, và mô hình hóa các tương tác có thể xảy ra của chúng. Kết quả tính toán cho thấy các cực quay của Trái đất đã di chuyển như thế nào kể từ năm 1900. Các giá trị mô hình này hoàn toàn phù hợp với dữ liệu thực tế do các quan sát thiên văn trong quá khứ và do vệ tinh cung cấp trong ba mươi năm qua, điều đó có nghĩa là chúng cũng cho phép dự báo cho tương lai.
Quan trọng cho du hành vũ trụ
"Ngay cả khi vòng quay của Trái Đất chỉ thay đổi chậm, hiệu ứng này vẫn phải được tính đến khi điều hướng trong không gian, ví dụ, khi gửi một tàu thăm dò không gian hạ cánh xuống một hành tinh khác", Soja nói. Ngay cả một độ lệch nhỏ chỉ một centimet trên Trái Đất cũng có thể tăng lên đến độ lệch hàng trăm mét trên những khoảng cách khổng lồ liên quan.
"Nếu không, sẽ không thể hạ cánh xuống một miệng hố cụ thể nào đó trên sao Hỏa", ông nói.
