Sự tương tác giữa các hạt vũ trụ tích điện và các hạt không khí cao nhất trong bầu khí quyển của Trái đất đã tạo ra cực quang.

Những người theo thuyết cổ từ gọi đây là một chuyến du ngoạn địa từ. Khác với sự đảo ngược cực từ hoàn toàn, sự kiện này xảy ra không đều theo thời gian và phản ánh động lực học của lõi ngoài nóng chảy của Trái đất.

Sức mạnh của từ trường Trái đất sẽ gần như biến mất trong sự kiện có tên là “chuyến du ngoạn Laschamp”, kéo dài vài nghìn năm. Chúng ta không biết khi nào chuyến du ngoạn địa từ tiếp theo sẽ diễn ra, nhưng nếu nó xảy ra hôm nay, chúng ta sẽ đối mặt với thảm họa. Khi đó, vệ tinh và các ứng dụng điều hướng sẽ trở nên vô dụng và hệ thống phân phối điện sẽ bị gián đoạn và tổn thất khoảng 7 - 48 tỉ USD mỗi ngày chỉ riêng ở Mỹ.

Rõ ràng, vệ tinh và lưới điện không tồn tại cách đây 41 nghìn năm, nhưng chuyến du ngoạn Laschamp vẫn để lại dấu ấn. Gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra vết tích của nó tại Australia, trong lõi trầm tích dày 5,5 m lấy từ đáy hồ Selina, Tasmania.

Những phát hiện trong vết tích 270 nghìn năm tuổi này đã được đăng trên tạp chí Quaternary Geochronology.

Trầm tích có thể ghi lại từ trường Trái đất

Đá và đất tự nhiên có thể chứa các hạt từ tính, chẳng hạn như quặng magnetite khoáng chất sắt. Những hạt từ tính này giống như chiếc kim la bàn nhỏ được đặt thẳng hàng với từ trường Trái đất.

Chúng có thể  được đưa từ trên cạn xuống hồ thông qua những cơn mưa và gió. Cuối cùng, chúng tích tụ dưới đáy hồ, bị chôn vùi và cố định tại chỗ. Thời gian trôi đi, chúng thực sự trở thành một bản ghi hóa thạch của từ trường Trái đất.

Sau đó, các nhà khoa học có thể khoan vào lòng hồ và sử dụng một thiết bị gọi là từ kế để khôi phục thông tin do trầm tích hồ giữ lại. Càng khoan sâu, các nhà khoa học càng đi ngược dòng thời gian xa hơn.

Vào năm 2014, các nhà khoa học đã đến hồ Selina ở Tasmania với mục đích “trích xuất” bản ghi khí hậu, thảm thực vật và “cổ từ” của khu vực này. Đây là bản ghi về từ trường của Trái đất được lưu giữ trong đá, trầm tích và các vật liệu khác.

Nhóm nghiên cứu do Phó Giáo sư Michael-Shawn Fletcher của ĐH Melbourne dẫn đầu đã khoan xuống đáy hồ từ một bệ nổi tạm thời được lắp đặt vào 2 chiếc bè bơm hơi.

Từ trường của Trái đất như lá chắn chống lại các năng lượng cao từ Mặt trời và bên ngoài Hệ Mặt trời.

Bằng chứng đầu tiên về Laschamp

Việc xác định niên đại của lõi cho thấy sự thay đổi lớn nhất về vị trí cực từ và cường độ từ trường thấp nhất ở hồ Selina đều diễn ra trong “chuyến du ngoạn Laschamp”. Nhưng đối với một lõi đã trải qua nhiều thời kỳ băng hà, không có phương pháp xác định niên đại đơn lẻ nào có thể tin cậy để tìm ra tuổi chính xác của nó. Vì vậy, các nhà khoa học đã sử dụng nhiều kỹ thuật khoa học, bao gồm xác định niên đại bằng carbon phóng xạ và phân tích đồng vị berili. 

Phân tích đồng vị berily liên quan đến việc theo dõi sự hiện diện của một đồng vị có tên berili-10. Điều này được hình thành khi các hạt vũ trụ năng lượng cao bắn phá Trái đất, va chạm với các nguyên tử oxy và nitơ trong khí quyển.

Vì từ trường yếu hơn dẫn đến nhiều hạt tích điện bắn phá Trái đất, các nhà khoa học dự đoán sẽ tìm thấy thêm berili-10 trong trầm tích chứa các hạt từ tính “bị kẹt” trong chuyến du ngoạn Laschamp. Phát hiện của các nhà khoa học đã xác nhận điều này.

Sự tương tác giữa các hạt vũ trụ tích điện và các hạt không khí trong bầu khí quyển của Trái đất cũng là thứ tạo ra cực quang. Nhiều thế hệ trong chúng ta sẽ chứng kiến rất nhiều cực quan ngoạn mục trong chuyến du ngoạn Laschamp.

Chỉ có 2 hồ khác ở Australia là hồ Barrine và hồ Eacham ở Queensland là cung cấp bản ghi có cả hướng và cường độ của từ trường trong quá khứ thu được từ cùng một lõi Trái đất. Nhưng với 14.000 năm tuổi, nó vẫn “non trẻ” hơn rất nhiều so với chuyến du ngoạn Laschamp.

4 thập kỷ sau, công việc của các nhà khoa học tại hồ Selina với các kỹ thuật hiện đại đã tiết lộ tiềm năng thú vị cho các nghiên cứu tương tự tại các hồ khác ở Australia. 

Khi có thêm dữ liệu từ trầm tích dưới hồ, đồ tạo tác khảo cổ, dòng dung nham và các hang động khoáng sản, bao gồm măng đá và nhũ đá, chúng ta có thể có thêm hiểu biết về từ trường Trái đất. Một ngày nào đó, chúng ta có thể dự đoán chuyến du ngoạn địa từ tiếp theo trước khi điện thoại của chúng ta ngừng hoạt động và những con chim bay chệch hướng rồi đâm vào cửa sổ.

Những khám phá trên của các nhà khoa học ở hồ Selina mới chỉ là bước khởi đầu. Các nhà khoa học chắc chắn rằng còn có nhiều bí mật khác nằm bên dưới đang chờ được tìm thấy nên cuộc tìm kiếm của họ sẽ vẫn tiếp diễn.

Từ trường của Trái đất không chỉ bảo vệ hành tinh và sự sống của chúng ta khỏi bức xạ Mặt trời, mà còn giữ vững cho cực Bắc và cực Nam của hành tinh. Lớp lá chắn này được tạo ra bởi lõi bằng sắt lỏng của hành tinh khi quay xung quanh lõi rắn của nó. Cơ chế này tạo ra một trường vô hình đi qua phía Bắc và phía Nam của hành tinh.