Các supernova có thể là nguyên nhân dẫn tới sự biến đổi khí hậu đột ngột trên Trái Đất

Trong một bài báo đăng trên Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Robert Brakenridge - nhà nghiên cứu cấp cao tại INSTAAR - lập luận rằng các vụ nổ supernova có thể là chìa khóa để hiểu một loạt các biến đổi khí hậu đột ngột trong lịch sử địa chất gần đây.

Phân tích này mô phỏng cách mà bức xạ từ supernova có thể va chạm với bầu khí quyển Trái Đất và làm thay đổi thành phần của nó. Brakenridge cũng đã đối chiếu một số vụ supernova đã biết với các thay đổi khí hậu được lưu giữ trong hồ sơ địa chất.

“Chúng ta có các thay đổi môi trường đột ngột trong lịch sử Trái Đất. Điều đó là chắc chắn, chúng ta quan sát thấy các thay đổi đó,” Brakenridge nói. “Vậy điều gì đã gây ra chúng?”

Brakenridge cho rằng nếu các vụ supernova ở gần gây ra những thay đổi như vậy, thì các nghiên cứu sâu hơn có thể giúp các nhà khoa học dự đoán các sự kiện tương tự trong tương lai và có sự chuẩn bị phù hợp.

“Khi các supernova ở gần xảy ra trong tương lai, bức xạ từ chúng có thể gây ảnh hưởng rất lớn đến xã hội loài người,” ông nói. “Chúng ta cần xác định liệu chúng có thực sự đã gây ra những thay đổi môi trường trong quá khứ hay không.”

Bài báo gần đây của Brakenridge thực tế là một trong số nhiều công trình mà ông và các đồng nghiệp đã công bố về chủ đề này kể từ những năm 1980. Tuy nhiên, trong quá khứ, ý tưởng này chủ yếu nằm trong phạm vi của vật lý lý thuyết. Công bố mới của Brakenridge là một nỗ lực nhằm liên kết lý thuyết với các quan sát thực nghiệm, cả trong không gian lẫn trên Trái Đất.

Kính thiên văn và vòng cây

Trong những năm gần đây, các kính thiên văn không gian đã cung cấp thông tin chưa từng có về thành phần và đặc điểm của bức xạ từ supernova. Dựa trên các quan sát này, Brakenridge đã xây dựng một mô hình chính xác hơn về cách bức xạ này có thể tương tác với khí quyển Trái Đất so với trước đây.

Theo mô hình này, dòng photon năng lượng cao từ một vụ nổ supernova bất ngờ sẽ làm mỏng tầng ozone - lớp bảo vệ Trái Đất khỏi tia tử ngoại từ Mặt Trời. Đồng thời, bức xạ này sẽ phân hủy methane trong tầng bình lưu - một trong những khí nhà kính chính góp phần giữ ấm Trái Đất.

Khi kết hợp lại, những tương tác này sẽ làm suy giảm hiệu ứng nhà kính và gia tăng lượng tia tử ngoại từ Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất. Brakenridge dự đoán rằng các hệ quả thứ cấp có thể bao gồm sự tuyệt chủng có chọn lọc ở động vật, gia tăng cháy rừng và hiện tượng lạnh toàn cầu.

Vì hiện tại bức xạ từ supernova không đến Trái Đất, nên mô hình này chưa thể kiểm nghiệm trực tiếp. Thay vào đó, Brakenridge tìm kiếm bằng chứng trong các hồ sơ quá khứ, cụ thể là vòng cây. Vì cây hấp thụ carbon trong khí quyển vào thân khi phát triển, các nhà khoa học có thể sử dụng các vòng cây này như một cánh cửa nhìn vào điều kiện khí quyển thời cổ đại.

Trong bài báo mới, Brakenridge đã phân tích các hồ sơ vòng cây trải dài 15.000 năm và xác định được 11 đỉnh trong hàm lượng carbon phóng xạ. Ông cho rằng những đỉnh này có thể đã được gây ra bởi 11 vụ supernova tương ứng.

“Các sự kiện mà chúng ta biết đến, xảy ra ở Trái Đất, diễn ra vào đúng thời điểm và có cường độ phù hợp,” Brakenridge nói.

Hiện tại, supernova chỉ là một trong những lời giải thích khả dĩ cho các hiện tượng này - một khả năng nổi bật khác là sự bùng phát của Mặt Trời. Tuy nhiên, Brakenridge cho rằng các bằng chứng ngày càng ủng hộ cho lập luận của ông. Ông hy vọng rằng các nỗ lực tiếp theo có thể tinh chỉnh mô hình về tác động môi trường và đối chiếu chúng với các hồ sơ địa chất - từ lõi băng đến trầm tích biển và vòng cây.

Hiểu biết rõ hơn về bức xạ từ supernova không chỉ đơn thuần làm thỏa mãn sự tò mò; nó có thể giúp con người chuẩn bị cho các biến đổi khí hậu đột ngột có thể xảy ra bất kỳ lúc nào. Ví dụ, các nhà thiên văn học dự đoán rằng Betelgeuse - một sao siêu khổng lồ đỏ ở gần, có vị trí ở vai của chòm sao Orion - sẽ kết thúc vòng đời bằng một vụ nổ supernova trong thời gian tới - có thể là ngày mai, hoặc bất kỳ lúc nào trong 100.000 năm tới.

“Khi chúng ta hiểu rõ hơn về các sao láng giềng gần Trái Đất, khả năng dự đoán là thực sự tồn tại,” Brakenridge nói. “Cần có thêm các mô hình và quan sát từ các nhà vật lý thiên văn để hiểu đầy đủ về mức độ phơi nhiễm của Trái Đất với những sự kiện như vậy.”

Bryan
Theo Phys.org