Cực quang làm hổng một lỗ rộng 400km trong tầng ozone của Trái đất

Các cực quang chiếu xuống Trái đất được chụp từ Trạm vũ trụ quốc tế - Ảnh: NASA

Lỗ hổng ngay bên dưới nơi xảy ra cực quang. Đồng thời hầu hết ozone biến mất trong vòng khoảng một giờ rưỡi sau khi cực quang đi qua.

Mặc dù con người là nguyên nhân gây ra phần lớn sự suy giảm tầng ozone, nhưng các quan sát về một loại cực quang được gọi là cực quang proton cô lập đã tiết lộ nguyên nhân gây ra sự suy giảm tầng ozone đến từ không gian.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Nagoya, Đại học Kanazawa và Viện Nghiên cứu địa cực quốc gia Nhật Bản; Đại học Johns Hopkins ở Mỹ; Đại học Athabasca và Đại học Alberta ở Canada; Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA và Cơ quan Thám hiểm hàng không vũ trụ Nhật Bản (JAXA) đã điều tra các dao động ozone bên dưới cực quang proton bị cô lập để đánh giá tác động của các electron vành đai bức xạ.

Theo nghiên cứu, các hạt tích điện trong plasma bị bắn ra do pháo sáng mặt trời và sự phóng ra khối lượng đăng quang cũng tiếp tục "gặm nhấm" tầng ozone. Trước đây, ảnh hưởng của những hạt này chỉ được biết đến một cách mơ hồ.

Các cực quang proton biệt lập có thể nhìn thấy bằng mắt người. Sự tấn công dữ dội của plasma do Mặt trời phóng ra mang theo các ion và điện tử có năng lượng cao cùng với nó. Các hạt trên cuối cùng bị kẹt trong vành đai bức xạ Van Allen bên trong và bên ngoài của Trái đất, giúp chúng không bắn phá trực tiếp vào hành tinh.

Các hạt lọt vào vành đai bức xạ bên trong có thể gây xáo trộn bầu khí quyển của Trái đất, khi chúng xâm nhập vào các đường sức từ. Các oxit nitơ và hydro được giải phóng do tương tác của các hạt với khí quyển làm suy giảm tầng ozone.

Song điều này chỉ xảy ra đối với ozone ở tầng trung lưu; lớp quan trọng hơn bên dưới, tầng bình lưu, vẫn không bị ảnh hưởng.

Tuy nhiên, các cực quang proton biệt lập ảnh hưởng đến Trái đất theo những cách khác.

Các nhà nghiên cứu mô tả phát hiện của họ trên tạp chí Scientific Reports: "Bụi phóng xạ từ vành đai bức xạ của Trái đất đóng một vai trò quan trọng trong sự mất mát tầng ozone ở tầng trung lưu".

Mặc dù thiệt hại để lại trong ozone tầng trung lưu không tự sửa chữa nhanh hơn các lỗ thủng ozone tầng bình lưu (thường do hoạt động của con người gây ra), các cực quang proton cô lập vẫn ảnh hưởng đến những thay đổi trong khí quyển.

Thời tiết không gian có thể gây ra trục trặc trong vệ tinh và cơ sở hạ tầng điện. Mặt khác, các hạt tích điện là mối nguy hiểm đối với các phi hành gia.

Phát hiện này sẽ giúp các nhà khoa học dự đoán những biến động của thời tiết không gian, có thể ảnh hưởng đến bầu khí quyển của Trái đất.