Vòng bức xạ quanh Trái Đất, bí ẩn chưa lời giải

Vành đai bức xạ là gì?

Vành đai bức xạ của Trái Đất tập trung dọc theo đường xích đạo thuộc hệ thống từ quyển, nó được tạo thành từ các electron, proton và các ion nguyên tử. Những hạt này bị mắc kẹt trong từ trường của Trái Đất.

Các vành đai bức xạ có hai lớp bên ngoài gồm các hạt proton và lớp bên trong gồm các hạt electron. Trong đó lớp bên ngoài rộng lớn, chứa nhiều hạt điện từ ở năng lượng cao và hay biến động hơn lớp bên trong.

Lần đầu tiên vào năm 1958, hai vành đai bức xạ hình bán nguyệt bị mắc kẹt gần Trái Đất được tiến sỹ James Van Allen (Mỹ) phát hiện ra, nằm cách Trái Đất khoảng 1.000-60.000 km với độ phóng xạ khác nhau. Vì thế chúng còn được gọi là Vành đai Van Allen.

Ngoài Trái Đất, các hành tinh khác như sao Mộc và sao Thổ cũng có các vành đai bức xạ bao quanh tương tự như vành đai Van Allen.

Vành đai bức xạ có nguy hiểm cho con người không?

Có quan điểm cho rằng, vành đai bức xạ ít ảnh hưởng đến con người sống bình thường trên mặt đất nhưng lại ảnh hưởng rất lớn tới các phi hành gia, hệ thống vệ tinh và truyền hình cũng như các hệ thống pin mặt trời, mạch điện tử.

Khi kết hợp với bão mặt trời, sự gia tăng vòng đai bức xạ hoàn toàn có thể quét sạch hệ thống điện tử trên mặt đất.

Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học khẳng định vành đai bức xạ gây nguy hiểm cho con người, động vật, thời tiết trên Trái Đất chứ không riêng gì các thiết bị điện tử.

“Sự gia tăng số lượng hạt điện từ của vành đai bức xạ sẽ làm cho nó trở nên nguy hiểm với con người mà không có lá chắn khổng lồ nào có thể đỡ được”, tiến sĩ James Van Allen cho biết.

Để loại bỏ vành đai bức xạ, nhà vật lý học Nga Valentin Danilov đề xuất hệ thống High Voltage Orbiting Long Tether (HiVOLT) đã sử dụng dòng điện cao áp để tán các hạt điện từ ra khỏi vành đai bức xạ.

Về sau hệ thống này được cách Robert L. Forward phát triển thành các sợi dây điện từ cao cho vệ tinh bay lên quỹ đạo.

Trong tháng 8/2012, để theo dõi sát sao các hoạt động của vành đai bức xạ quanh Trái Đất, NASA đã phóng một cặp vệ tinh Van Allen lên quỹ đạo. Cặp vệ tinh này theo dõi cả hai vành đai Van Allen cách nhau ở khoảng cách từ 160 km-38.000 km.

Những bí ẩn về vòng đai bức xạ

Sự đa dạng của các hạt điện từ trong vành đai bức xạ biểu hiện nó được hình thành được nhiều nguồn khác nhau. Đã sau hơn nửa thế kỷ phát hiện ra vành đai bức xạ, đến nay các nhà khoa học vẫn chưa lí giải được đầy đủ nguyên hình thành nên hiện tượng này.

Các nhà khoa học tin rằng, hầu hết các hạt điện từ của vành đai bức xạ do gió Mặt trời chứa các hạt bức xạ của Mặt trời tỏa ra mọi phía. Một số hạt khác có thể có nguồn gốc từ trong vũ trũ.

Thậm chí các vụ nổ hạt nhân vào những năm 1950 và 1960 cũng là nguồn gốc tạo ra các vành đai bức xạ trong không gian.

Một trong những bí ẩn lớn nhất của vành đai bức xạ nằm ở chính cách nó tương tác với các cơn bão Mặt trời. Khi một cơn bão Mặt trời chạm vào vành đai bức xạ, theo nguyên lý thông thường nó có thể bơm thêm các hạt năng lượng vào vành đai bức xạ.

Theo phân tích vòng bức xạ mới xuất hiện vào 2/9-1/10/2012 ở độ cao 19.100 tới 22.300 km trên bề mặt Trái Đất, các nhà khoa học phỏng đoán rằng nó có thể được hình thành do một cơn bão mặt trời mạnh xảy ra vào ngày 31/8/2012 đã xé nát vòng bức xạ Van Allen hình thành một vòng bức xạ mới.

Nhưng cũng theo phỏng đoán, chỉ sau 4 tuần, vòng bức xạ mới lại bị phá tan bởi chính sóng xung kích của bão Mặt trời. Quá trình tương tác theo hai hướng trái chiều nhau giữa vòng bức xạ và mặt trời khiến các nhà khoa học không khỏi ngạc nhiên.

“Hơn năm thập kỷ sau khi phát hiện vành đai bức xạ lần đầu tiên, chúng ta vãn có thể tìm thấy những điều mới mẻ đến bất ngờ về hiện tượng này. Đó là một niềm vui khi có thể tìm thấy những điều mới trong một lĩnh vực đã biết.

Bây giờ chúng ta cần phải đánh giá kỹ lưỡng lại chính những hiểu biết của chúng ta về nó trên cả phương diện lý thuyết và quan sát thực nghiệm”, nhà khoa học vũ trụ Daniel Baker tại Đại học Colorado nói.

Cùng suy nghĩ, nhà khoa học Nicky Fox, đồng thời là Phó Giám đốc Dự án Van Allen Probe tại Đại học Johns Hopkips cũng chia sẻ: “Chúng tôi nghĩ chúng tôi biết các vành đai bức xạ nhưng đến nay thì không hẳn vậy. Các tiến bộ công nghệ và phát hiện của NASA mới đây đã có tác động thay đổi ngay lập tức ở tầng bậc khoa học cơ bản”.

TheoĐất Việt