Tip:
Highlight text to annotate it
X
Upload by APTXvn Hành trình đến trung tâm của trái đất, nơi nhiệt độ lên tới 13 ngàn độ F.
Nóng hơn cả bề mặt của mặt trời.
Nguồn năng lượng mạnh mẽ nhất hành tinh, dịch chuyển toàn bộ các mảng lục địa,
thổi lên các dãy núi, tách chúng ra xa.
Và cả một mùa đông lạnh giá kéo dài 100 ngàn năm.
Những khám phá vĩ đại nhất trong lịch sử khoa học hé lộ về hành tinh phức tạp và năng động, nơi chúng ta sinh sống.
Các phát hiện này khai sáng và giúp chúng ta thay đổi cách nhìn nhận về bầu trời cũng như mặt đất.
Tháng 3 năm 1980, các nhà địa chất đã phát hiện hàng loạt trận động đất nhỏ ở đây, bên dưới dãy núi St. Helens thuộc tiểu *** Washington.
Dấu hiệu cho thấy ngọn núi ngủ đông lâu ngày đang dần tỉnh giấc. Cuối cùng, buổi sáng ngày 18 tháng 5, nó bừng tỉnh.
Dãy núi Helens nổ tung với nguồn sức mạnh gấp 500 lần quả bom nguyên tử thả xuống Hiroshima.
Một cột khói tro cao 15 dặm gầm rống vào khí quyển.
230 dặm vuông rừng bị quét sạch,
6 triệu cây gỗ, đủ để xây 300 ngàn ngôi nhà 2 tầng.
Xuyên suốt lịch sử, nhân loại đã chung sống với hiểm họa đến từ động đất đến núi lửa
nhưng nguyên nhân về nguồn sức mạnh tàn phá này vẫn là một điều bí ẩn khó nắm bắt.
Cho đến tận phát hiện vĩ đại đầu tiên của chúng ta, bức tranh về những gì đang diễn ra bên trong trái đất mới dần được hé lộ.
Lõi ngoài.
Suốt nhiều thế kỳ, hầu hết những gì chúng ta biết về phần bên trong trái đất
đến từ hoạt động khai thác mỏ như thế này.
Cho đến khi các nhà khoa học bắt đầu sử dụng địa chấn kế để nghiên cứu động đất,
họ dần có cái nhìn chính xác sâu sắc hơn về trái đất.
Khi động đất xảy ra, địa chất kế đo lường tốc độ và cường độ của những cơn sóng địa chấn chuyển động dưới mặt đất.
Sử dụng phương pháp này, các nhà khoa học xác định được lõi trái đất có nhiều lớp.
Mỗi lớp đều mang đặc điểm và mật độ đá riêng.
Ví dụ, lớp đầu tiên là vỏ trái đất, một lớp đá mỏng bao phủ toàn hành tinh.
Nó dày từ 3 đến 30 dặm.
Dưới đó là lớp quyển mantle sâu khoảng 1,800 dặm.
Vậy dưới nữa là gì?
Một phát hiện lịch sử đã tiết lộ manh mối đầu tiên.
Năm 1906, nhà địa chất người Anh, Richard Altman đang phân tích hồ sơ của một trận động đất lớn,
và ông thấy điều gì đó kỳ lạ.
Khi rung chấn từ cơn động đất dội lại, chúng đã không đến được tâm trái đất như dự định. Dường như chúng va phải một vật cản.
Altman nhận thấy vật cản phải là phần bên trong trái đất.
Phải là một lớp đủ dày và cứng để phản lại toàn bộ sóng địa chấn.
Altman đã khám phá ra lõi trái đất.
Đó là một phát hiện lịch sử bởi nó đặt nền móng cho việc nghiên cứu của một nhà khoa học khác,
người thực hiện cuộc cách mạng hóa tri thức của chúng ta về những điều đang xảy ra bên trong trái đất.
Lõi trong.
Với khám phá của Altman, nhiều người tin rằng bức tranh lõi trái đất đã được hoàn thiẹn.
Nhưng đầu những năm 1930, Inge Lehmann hoài nghi về niềm tin đó.
Lehmann là nhà địa chấn học người Đan Mạch, bà đã làm đi khắp nơi trên Đan Mạch và Greenland,
nghiên cứu vận tốc sóng địa chấn từ các trận động đất.
Năm 1936, bà đang nghiên cứu sóng địa chấn của cơn động đất xảy ra nhiều năm trước.
Tất cả trạm địa chất trên khắp thế giới đều ghi nhận trận động đất tương tự.
Bằng cách so sánh hồ sơ, Lehmann tính toán được sóng địa chất đi xuyên qua lõi trái đất. Chỉ thay đổi vận tốc
như thể chúng đi vào ranh giới của cái gì đó.
Sau đó, bà nhận ra rằng, cấu trúc bên trong trái đất bị thiếu.
Trái đất không chỉ có một lõi, mà là hai.
Phần lõi Lehmann tìm thấy chính là lõi trong.
Ngày nay, thông qua các phép đo đạc, chúng ta biết rằng nó là khối sắt rắn.
Rắn cứng bởi lực hấp dẫn tại tâm trái đất tạo ra một sức ép gấp 3 triệu lần sức ép trên bề mặt.
Lớp lõi Richard Altman tìm thấy chỉ là lõi ngoài, được làm từ sắt lỏng và nhiều yếu tố khác.
Một khối nhão nóng đỏ sinh ra dòng điện, tạo nên từ trường, bảo vệ trái đất khỏi bức xạ vũ trụ nguy hiểm.
2 lớp lõi Altman và Lehmann phát hiện ghép thành một cấu trúc khổng lồ với đường kính lên tới 4 ngàn dặm.
Lớn hơn cả sao Hỏa.
Tại tâm lõi, nhiêt độ có thể đạt 3,000 độ F, nóng hơn 2,000 độ so với bề mặt mặt trời.
Để hiểu rõ hơn về 2 lớp lõi này của trái đất,
tôi hẹn gặp tiến sỹ Catherin Johnson,
giáo sư địa chất đang tiến hành nghiên cứu thực địa tại khu mỏ ở miền nam California.
- Điều gì đã khiến trái đất ngày càng nóng lên?
Nhiệt của trái đất bắt nguồn từ quá trình hình thành nên trái dất. Nó sinh ra từ các vụ va chạm của những vật thể nhỏ có tên vật thể hành tinh.
Các vụ va chạm này phát ra một lượng nhiệt lớn,
- Nó đến từ rất xa. - Đúng vậy, đâm vào nhau
và biến toàn bộ động năng thành nhiệt năng.
Vậy lượng nhiệt đó vẫn còn ở đây?
Vâng, nó vẫn ở đây, đồng thời cũng có lượng nhiệt sinh ra trong quá trình hình thành lõi trái đất. Tất cả vật thể này trộn vào nhau.
Chúng là đá, chỉ có một ít kim loại.
- Số kim loại đó lắng dần vào bên trong trái đất do... - Trọng lực.
Trọng lực, vâng, đúng như vậy.
Nhưng sự biến đổi khi nguồn năng lượng hấp dẫn đi từ bề mặt vào tâm trái đất cũng tỏa ra rất nhiều nhiệt.
Tại sao trái đất lại nguội đi?
Nó không nguội ngay lập tức mà từ từ.
Nhiệt độ như bây giờ là điều vô cùng ngạc nhiên.
Bởi nhiệt độ ban đầu của nó vô cùng nóng. Nó biến trái đất thành một khối đặc lớn, nên phải mất rất lâu để nó nguội đi.
Đó chính là lý do tại sao những hành tinh nhỏ như sao hỏa,
thậm chí các vật thể hành tinh nhỏ như mặt trăng đã nguội đi rất nhiều.
Nhưng trên trái đất, quá trình làm mát hành tinh có lẽ cần đến hàng tỷ năm nữa
nhờ sức nóng của lõi, đóng vai trò như một lò sưởi tự nhiên.
Nhưng điều mà cả Altman và Lehmann không biết chính là khả năng của chiếc lò sưởi này.
Đó là khám phá tiếp theo của chúng ta.
Sự trôi dạt lục địa.
Đức, năm 1911,
một nhà khí tượng học, Alfred Wegener, khi lướt qua vài cuốn sách bỗng bị thu hút bởi điều gì đó.
Danh sách những hóa thạch động thực vật được tìm thấy trên hai bờ đối diện nhau của Đại Tây Dương.
Wegener rất kinh ngạc. Làm sao những sinh vật giống nhau lại có thể rải rác từ khu vực này đến khu vực kia của thế giới?
Ông kiểm tra bờ đông của Bắc Mỹ và bờ Tây châu Phi,
và bị ấn tượng bởi hình dáng của 2 đường bờ biển có thể khớp với nhau.
Tìm hiểu thêm nhiều cuốn sách, ông càng tìm thêm được nhiều manh mối.
Những loài động vật có vú đất liền và động vật Đông Phi từng cùng sinh sống chung với nhau trên đảo Madagascar.
Điều đó diễn ra như thế nào? Các loài động vật tiến hóa cùng một lúc ở 2 nơi sao?
- Vui lòng giữ yên lặng.
Hay bằng cách nào đó chúng di cư từ nơi này đến nơi khác, bơi hàng trăm dặm qua Ấn Độ Dương?
Sau đó Wegener tìm hiểu mọi thứ thật kỹ lưỡng.
Ông nhận ra thấy rằng tất cả lục địa trên thế giới đã từng tạo thành
một vùng đất liền duy nhất khổng lồ có tên Pangaea, trong tiếng Hy Lạp nghĩa là "toàn bộ trái đất".
Các loài động thực vật được tìm thấy ở 2 bờ đối diện của thế giới đã có thời gian sống chung trên lục địa Pangaea này.
Sau đó, trải qua hàng trăm triệu năm, Pangaea bị tách rời ra
và các miếng ghép của nó trôi về vị trí như bây giờ.
Wegener đặt tên cho học thuyết của mình là sự trôi dạt của lục địa.
Wegener không phải là nhà khoa học đầu tiên suy đoán rằng trái đất từng bị ngự trị bởi một siêu lục địa.
Nhưng ông là người đầu tiên nghiền ngẫm tất cả các manh mối và đưa ra một kết luận chắc chắn.
Không may, các đồng nghiệp của ông đã không hoàn toàn chấp nhận nó.
Không có cơ chế nào có thể giải thích cách những lục địa cày ngang đại dương.
Sự trôi dạt lục địa thật khó tin.
Kết quả, khám phá của ông bị lờ đi.
- Im lặng hoặc ra khỏi đây!.
Đáy biển đang dần kéo dài ra.
Thế chiến thứ 2, tàu ngầm Đức là một kẻ kiêu ngạo.
Để theo dõi chúng, quân đội đồng minh buộc phải phát triển những phương pháp Sonar mới
và các nhà khoa học được gia nhập quân đội để kháo sát đáy đại dương.
Khi Mỹ tham chiến, Harry Hess là một giáo sư địa chất tại trường đại học Princeton,
và ông cũng là lính hải quân dự bị.
Không lâu sau đó, ông được chỉ huy một chiếc tàu chuyển tăng trên Thái Bình Dương
Để giúp điều động quân lực cho việc hạ cánh trên biển, tàu của Hass được trang bị thiết bị dò độ sâu.
Trong tim vẫn cháy bỏng tình yêu với địa chất,
Ông sử dụng máy dò để đo độ sâu đáy biển tại khắp mọi nơi con tàu đi qua.
Và những gì phát hiện được đã khiến ông vô cùng ngạc nhiên.
Cho đến tận Thế chiến thứ hai, hầu hết các nhà khoa học đều tưởng tượng đáy biển trông như thế này,
bằng phẳng và rộng lớn.
Vậy, có gì bên sâu 2 dặm bên dưới các con sóng của Thái Bình Dương.
Harry Hass đã khám phá ra một thứ hoàn toàn khác.
Những dãy núi, giống như ở California này, với nhiều khe và thung lũng sâu.
Hàng trăm mỏm núi cao khi xưa là những ngọn núi lửa hoạt dộng.
Tại đáy biển Thái Bình Dương, mặc dù vô cùng kinh ngạc,
nhưng phát hiện dãy núi dưới biển của Harry Hass không được xếp vào 100 khám phá vĩ đại. Chúng ta sẽ đến đó ngay
để tìm hiểu xem tất cả điều này dẫn đến đâu.
Một hiện tượng làm chấn động cả thế giới.
Suốt nhiều năm, các nhà hải dương học đã khám phá Đại Tây Dương
và những hồ sơ Sonar cho thấy có một cái gì đó rất lớn ở dưới đó.
Năm 1953, họ xác định được nó là gì, một dãy núi dài 12 ngàn dặm.
Họ gọi nó là "sống núi giữa Đại Tây Dương".
- Lý do khiến nó to lớn như vậy...
Để tìm hiểu thêm, tôi ghé thăm Neal Driscoll,
nhà địa chất tại viện hải dương học Scripps.
Một trong những khám phá vĩ đại được phát hiện chính là sống núi lửa ngầm này trồi cao lên từ đáy biển.
Ngọn núi của "sống núi giữa Đại Tây Dương" cao bao nhiêu?
Độ sâu trung bình của đáy biển nằm từ 4,000 - 5,000 met, còn sống núi cách mặt nước biển khoảng 2,500 met.
Vậy, nó cao hơn đáy biển, phần được thể hiện bằng màu xanh dương, 2,500 met.
- Hơn 1 dặm. - Đúng vậy.
Nhắc lại Harry Hass.
Phân tích mẫu từ hồ sơ Sonar của "sống núi giữa Đại Tây Dương", Hass phát hiện ra một điều đáng kinh ngạc.
Một hiện tượng gần như vượt quá sự hiểu biết.
Ông xác định đáy Đại Tây Dương càng có niên tuổi lâu hơn, nó càng di chuyển xa sống núi hơn.
Harry Hass nhận thấy rằng đáy biển ngày càng mở rộng.
Ông kết luận lượng đá nóng chảy bị ép lên từ bên trong trái đất,
và sống núi, sau đó, hình thành nên lớp vỏ mới trên đáy biển.
Dần dần đẩy xa ra hai bên khi lớp đá nóng chảy tiếp tục trào lên.
Hass gọi khám phá vĩ đại của mình là sự căng tràn của đáy biển.
Harry Hass có cơ hội để có cái nhìn tổng thể về nó.
Mọi thứ căng giãn ra, trái đất mới đang được hình thành.
Nếu quá trình này kéo dài đủ lâu, trái đất sẽ phát triển.
Nhưng nó không như vậy.
- Trái đất không lớn hơn chút nào sao? - Không.
Harry nhận thấy, thực tế, nếu trái đất trồi lên ở một vùng nào đó,
thì cũng có sự tiêu biến hoặc tái hình thành ở một vùng khác.
Quá trình tái hình thành lớp vỏ từ hiện tượng đáy biển căng giãn ngược vào bên trong trái đất gọi là sự hút chìm.
Nhưng khám phá vĩ đại tiếp theo của chúng ta hé lộ rằng
nó chỉ là một phần của quá trình lớn hơn.
Có lẽ các nguồn sức mạnh khủng khiếp nhất đều nằm trên mặt đất.
Phát hiện đáy biển đang căng giãn của Hass
gợi nhớ lại ý tưởng lục địa Pangaea của Alfred Wegener từ quá khứ tối tăm.
Bây giờ đã có hiện tượng địa chất để giải thích sự trôi dạt lục địa.
- Thật đơn giản. - Anh từng nghe nói về nó rồi, thật tuyệt.
Vào năm 1960, 2 ý tưởng được gộp chung thành một học thuyết duy nhất, khoa học kiến tạo mảng.
Một khám phá vĩ đại cho thấy hành tinh của chúng ta năng động và phức tạp như thế nào.
Nhiều nhóm các nhà khoa học đã kết luận, không chỉ lớp vỏ trái đất dịch chuyển, mà bề mặt của hành tinh cũng bị đứt gãy thành nhiều mảng lục địa gắn liền với nhau.
Các mảng kiến tạo này trôi nổi liên tục trên lớp đá nóng chảy thuộc quyển Mantle.
Thật kỳ diệu, nó vượt quá sự tưởng tượng.
- Toàn bộ thế giới trượt đi như thế nào? Tôi đoán nhiều người sẽ tỏ vẻ nghi ngờ. - Đúng vậy.
Nhưng tốc độ rất nhỏ, chỉ như móng tay mọc lên.
- Không nhanh. Tôi không cảm thấy điều gì cả. - Chính xác,
Nhưng theo thời gian, nó cứ lớn dần. Nó chính là
thang thời gian địa chất, thật sự vô cùng quan trọng bởi nếu trải qua một năm, nó dịch chuyển vài cm.
Và sau hàng triệu năm là vài km.
Khoảng 25 triệu năm trước, tất cả các mảng kiến tạo đều liên kết thành lục địa Pangaea,
- Chúng tách giãn ra xa và sẽ di chuyển trở lại. - Tại sao chúng hợp lại?
Bởi Thái Bình Dương, xảy ra hiện tượng hút chìm khắp mọi nơi. Chắc chắn các mảng kiến tạo sẽ bị tái hình thành
trong lúc Đại Tây Dương đang căng giãn ra mà không bị ảnh hưởng hút chìm nhiều.
Đại Tây Dương thì mở rộng, còn Thái Bình Dương lại thụ hẹp.
Dần dần thu hẹp hơn, châu Á thu nhỏ Thái Bình Dương lại.
- Thật kinh ngạc. - Đúng vậy.
Thật khó tưởng tượng.
- Không tin được. - Vâng.
Học thuyết và cơ chế này là đóng góp vô cùng quan trọng.
- Chúng ta không tin cho đến khi nó ra đời. - Đúng thế.
Những mảng kiến tạo đang căng giãn. Chứ không phải cày xới.
Nguồn tri thức về quá trình kiến tạo mảng lục địa đã đem đến cho các nhà khoa học cái nhìn sâu sắc của quá trình biến đổi bề mặt hành tinh.
Một trong những ví dụ rõ nét đó có thể quan sát thấy tại vùng bờ biển California,
nơi 2 mảng kiến tạo lớn nhất trái đất, mảng Thái Bình Dương và mảng Bắc Mỹ, va chạm với nhau,
gây ra nhiều kết quả to lớn.
Chúng ta có những ngọn núi lửa do các mảng kiến tạo bị hút chìm vào bên trong trái đất.
Núi lửa xuất hiện bởi khi mảng kiến tạo bị sụt xuống, nước chảy ra
và nó làm dịu nhiệt độ lớp đá nóng chảy...
Nói đơn giản, chúng ta có quá trình hình thành núi lửa.
Nhờ đó, chúng ta có ngọn Whitney, ngọn Shasta.
Dãy núi Andes là một ví dụ tiêu biểu của quá trình hình thành núi lửa này.
Một vài nơi trên sống núi giữa đại dương cao hơn đáy biển khoảng 1 đến 2 km.
Đây chính là chuỗi núi lửa ngầm kéo rộng mối nối của các lưu vực đại dương.
Những nơi khác lại có hiện tượng đứt gãy trượt ngang.
Hiện tượng đứt gãy trượt ngang là gì?
Đứt gãy trượt ngang là hiện tượng khi các mảng kiến tạo di chuyển theo nhiều hướng khác nhau, kèm theo những đợt co xoắn.
Tại nơi xảy ra co xoắn, chúng bị giữ lại
và sau đó phát ra rất nhiều năng lượng cũng như động lực
đủ sức lật đổ những công trình, gây ra hàng loạt đợt rung lắc.
Vậy, nếu không có động đất, chúng ta sẽ không bao giờ phát hiện ra những điều này đúng không?
Động đất thực sự quan trọng bởi chúng giúp chúng ta định hình mảng kiến tạo,
xác định các đường ranh giới.
- Còn núi lửa thì sao? Trước khi núi lửa phun trào sẽ xuất hiện nhiều hoạt động địa chất.
- Như rung lắc? - Đúng vậy.
Và mác-ma dâng trào lên bề mặt.
Anh đã bao giờ thấy một hiện tượng kiến tạo mảng ngay tại đây chưa?
Vâng, chúng ta đang quan sát vách đá nhô ra biển.
Nó là phần sót lại, từng nằm sâu dưới mực nước biển khoảng 500 met.
Và nó đang dần được nâng lên.
Tại đây, chúng tôi có thể theo dõi sự kiến tạo mảng ở cự ly rất gần.
Tính đến hiện này, chúng ta đã phát hiện được nhiều khám phá vĩ đại hé lộ những bí ẩn trong trái đất.
Các khám phá tiếp theo sẽ nói về những điều xảy ra bên trên.
Khi chúng ta nắm bắt thêm nhiều công nghệ, dự báo thời tiết dường như trở nên chính xác hơn.
Nhưng mô hình thời tiết toàn cầu vô cùng phức tạp và thay đổi liên tục.
Khó có thể dự đoán chuẩn xác tình hình trước 2 tuần.
Có rất nhiều hiện tượng thời tiết, và nó thay đổi một cách chóng mặt,
gây ra vô số điều kinh ngạc.
Năng lượng của một cơn giông lớn có thể khủng khiếp hơn sức tàn phá của một quả bom nguyên tử,
đủ cung cấp điện cho một thành phố lớn trong suốt cả tháng.
Một tia sét có sức công phá lên tới một trăm watt,
nung đốt vùng không khí xung quanh lên 5,000 độ, nóng gấp 5 lần bề mặt mặt trời.
Nhưng vào cuối những năm 1890, nguồn tri thức về bầu trời còn rất hạn hẹp để có thể dự báo thời tiết.
Cho đến khám phá vĩ đại kế tiếp của chúng ta.
Tầng đối lưu và tầng bình lưu.
Một nhà khí tượng người Pháp, Lyons Tessler de Boer, đang tiến hành thí nghiệm với hàng trăm chiếc khinh khí cầu không người lái.
De Boer trang bị cho mỗi chiếc khinh khí cầu một loạt các thiết bị khoa học điều khiển liên tục ghi lại những điều kiện độ cao.
Có nhiệt kế, phong vũ kế và cả ẩm kế để đo độ ẩm.
Từ các thông tin thu được, De Boer là người đầu tiên khám phá ra bầu khí quyển được chia thành nhiều lớp.
Mỗi lớp đều mang những điều kiện khí tượng đặc trưng.
Lớp đầu tiên ông tìm thấy cao khoảng 10 dặm so với bề mặt trái đất.
Ông gọi lớp này là tầng đối lưu có nghĩa: "khu vực thay đổi".
Đây chính là nơi hình thành mây và các hiện tượng thời tiết xảy ra.
Hầu hết những luồng không khí đều có tốc độ lên tới 200 dặm/giờ.
Trên đó, De Bỏe phát hiện lớp không khí thứ hai, có tên tầng đối lưu, nghĩa là "khu vực gồm nhiều lớp".
Nó đạt độ cao tới 30 dặm so với mặt đất.
Khám phá của De Boer đã cách mạng hóa tri thức của chúng ta về bầu khí quyển
và giúp mở ra ngành khoa học thời thiết và nghiên cứu khí hậu hiện đại.
Bây giờ, có tổng cộng 17 vệ tinh quốc tế bay vòng quanh trái đất nhằm theo dõi thời tiết.
Trên 1,000 khinh khí cầu thời tiết được thả lên mỗi ngày
và hơn 10 ngàn trạm quan trắc có nhiệm vụ giám sát điều kiện khí hậu trên các lục địa.
Tại sao phải chú ý đến thời tiết.
Rõ ràng, cảnh báo bão kịp thời có thể giúp bảo vệ nhiều mạng sống.
Nhưng nó cũng vì mục đích kinh tế.
Chỉ tính riêng nước Mỹ, 1/3 hoạt động kinh tế, khoảng 2.7 ngàn tỷ usd phụ thuộc vào những phân tích thời tiết.
Và các quả khinh khí cầu của De Boer đã mở đường cho chúng ta,
tương tự như khám phá vĩ đại tiếp theo.
Bức xạ vũ trụ.
Đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học phát hiện một loại bức xạ bí ẩn tác động đến các thí nghiệm của họ.
Họ không thể xác định được bức xạ này đến từ đâu
cho đến khi nhà vật lý Victor Hess thực hiện một khám phá vĩ đại.
Tin rằng bức xạ có thể bắt nguồn từ không gian, Hess tiến hành hàng loạt chuyến bay khinh khí cầum
thu thập dữ liệu với nhiều thiết bị khác nhau, bao gồm cả nghiệm tĩnh điện để đo đạc lượng bức xạ.
Trong một chuyến bay ngay lúc xảy ra hiện tượng nhật thực toàn phần, mức bức xạ đo được không thay đổi.
Hess nhận ra mặt trời không phải nguyên nhân tạo ra bức xạ, nó có nguồn gốc từ vũ trụ.
Với sự đánh giá sâu sắc đó, Victor đã phát hiện ra sóng bức xạ vũ trụ,
những hạt nguyên tử mang điện tích, phần lớn là hạt proton.
Sóng bức xạ hình thành trong không gian, đủ mạnh để xâm nhập bầu khí quyển trái đất
và cũng mang theo sự nguy hiểm tiềm tàng,
có khả năng gây đột biến gen và ung thư.
Ước tính mỗi năm, có hơn 100 ngàn người chết vì ung thư do nhiễm bức xạ không gian dù chỉ là một lượng rất nhỏ.
Với phát hiện ra bức xạ vũ trụ, Hess, một người gốc Áo, đã nhận được giải Nobel vào năm 1936.
Nhưng giải thưởng đó không thể bảo vệ ông khỏi Đức Quốc xã, bởi vợ Hess là người Do Thái
nên họ bị bắt vào trại tập trung.
May sao, một sỹ quan Gestapo đã cảnh báo và họ kịp chạy trốn sang Áo trước khi bị bắt.
Năm 1946, họ trở thành công dân Mỹ
và Hess thực hiện hàng loạt cuộc kiểm tra khoa học với khinh khí cầu trên đỉnh của tòa nhà Empire Stare.
Thay vì nghiên cứu tia sóng vũ trụ, hiện nay, Hess là giáo sư tạo trường đại học Ford,
đi đến tòa Empire State để đo lường một loại sóng bức xạ khác.
Hess phân tích mức độ bức xạ trong mẫu nước mưa thu được trên đỉnh tòa tháp.
Bởi chưa đầy một năm trước, một quả bom nguyên tử đã được thả xuống Hiroshina.
Victor Hess là nhà khoa học đầu tiên theo dõi bức xạ của vụ nổ đó tại Hoa Kỳ.
Nguồn gốc của tia vũ trụ vẫn chưa được xác định.
Chúng có thể đến từ siêu tân tinh, những ngôi sao nổ tung trong sâu thẳm vũ trụ.
Chúng cũng có thể là phần còn lại từ vụ nổ Big ***, khi tất cả ngôi sao trong vũ trụ cùng phát nổ.
Cho dù đến từ đâu, chúng ta vô cùng may mắn khi có lớp từ trường bao bọc bảo vệ chúng ta
khỏi các tác động khủng khiếp nhất của tia bức xạ.
Nhưng khám phá tiếp theo của chúng ta cho thấy trường từ trường của trái đất thay đổi liên tục.
Sự đảo ngược của từ trường.
Chúng ta đã thấy, từ trường trái đất có vai trò như một tấm khiên bảo vệ hành tinh chúng ta khỏi tia bức xạ nguy hiểm
có nguồn gốc phần lớn từ mặt trời.
Nhưng vào năm 1906, nhà địa chất học người Pháp, Bernard Brunhes có một phát hiện kinh ngạc về lớp từ trường.
Brunhes đang kiểm tra lớp đá núi lửa mới hình thành gần dòng dung nham tại miền trung nước Pháp.
Dung nham núi lửa chứa rất nhiều quặng khoáng từ sâu bên trong trái đất.
Bên trong lớp dung nham nóng chảy, các hạt nguyên tử sắt di chuyển tự do.
Nhưng khi dòng chảy bắt đầu nguội và biến thành đá, hạt sắt cũng dần chịu tác động của từ trường
giống như la bàn.
Nó trở thành một bức ảnh chụp từ trường trái đất hóa thạch.
Nhưng trong quá trình nghiên cứu, Brunhes phát hiện một số hạt sắt bị từ hóa theo hướng ngược lại.
Chiếc kim la bàn đảo ngược,
chỉ về hướng nam thay về hướng bắc.
Đây là một khám phá lịch sử.
Brunhes nhận thấy tại một vài thời điểm trong quá khứ, từ trường trái đất đổi hướng và đảo ngược lại.
Nó quả là một phát hiện đặc biệt.
Nó cho thấy trái đất là một hành tinh năng động hơn rất nhiều so với sự tưởng tượng.
Luôn luôn thay đổi.
Chúng tôi tính toán được tằng từ trường trái đất bị đảo ngược khoảng 60 lần trong 20 triệu năm qua,
mỗi lần cách nhau hàng trăm ngàn năm.
Và chúng ta có thể đối mặt hiện tượng đảo chiều ngay bây giờ
bởi từ trường trái đất đã giảm khoảng 10% trong 1.5 thế kỷ qua.
Không ai biết chính xác điều gì đang xảy ra, nhưng khám phá của Brunhes làm dấy lên một câu hỏi.
Sẽ như thế nào khi từ trường trái đất trở về 0?
Lời giải đáp có thể được tìm thấy trên sao Hỏa.
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng sao Hỏa từng sở hữu lớp từ trường,
được duy trì từ tính bởi phần lõi, tương tự như trái đất.
Nhưng vào thời điểm nào đó trong quá khứ, nguồn nhiệt của lõi sao Hỏa bị dập tắt.
Không có lò nung, hành tinh chết đi.
Trường từ trường biến mất và ánh nắng mặt trời cũng như tia vũ trụ bắt đầu tấn công hành tinh,
xóa sạch tất cả mầm sống.
Điều đó có thể xảy ra ở đây không?
Thành phần và kích thước của lõi trái đất có thể giữ nhiệt bên trong hàng tỷ năm nữa.
Nhưng điều gì xảy đến khi trường từ trường đảo ngược về 0?
Điều sẽ xảy ra trong hàng ngàn năm tiếp theo thuộc lĩnh vực khoa học vòng đời con người.
Các nhà khoa học có thể tính toán tia vũ trụ và nghiên cứu tác động của nó lên vật thể sống.
Khám phá kế tiếp của chúng ta được khởi nguồn bởi một câu đố.
Đầu thế kỷ 19, những nhà khoa học châu Âu đã phát hiện được rằng quá trình hình thành đá diễn ra tại khu vực trũng thấp
có nhiều điểm tương đồng với loại đá được tìm thấy trên vùng cao phương bắc.
Chúng di chuyển lên đó như thế nào?
Một ý tưởng đưa ra giải thích rằng lớp đá đã được di dời bởi các sông băng khổng lồ,
từng trải rộng trên khắp dãy núi, sau đó trôi về vị trí như bây giờ.
Học thuyết kỷ băng hà ra đời.
Kỷ băng hà có tính tuần hoàn.
Điều gì dẫn đến giai đoạn Kỷ băng hà?
Câu hỏi vẫn là một bí ẩn cho đến tận Thế chiến thứ nhất,
một nhà khoa học Nam Tư, Milutin Milankovic đã phát triển một học thuyết.
Cùng thời gian đó, vài mô hình toán học được hình thành để giải thích sự thay đổi tuy nhỏ nhưng đáng kể của quỹ đạo trái đất xung quanh mặt trời.
Các nhà thiên văn học tính toán được rằng hình dáng quỹ đạo thay đổi dần dần trong 100 ngàn năm.
Và cứ khoảng 40 ngàn năm, góc trái đất lại bị lệch một chút.
Tác động này ảnh hưởng đến việc hấp thụ năng lượng mặt trời.
Sử dụng những phép đo, Milankovic đã tính toán chính xác được
sự thay đổi quỹ đạo gây nên các biến đổi khí hậu như thế nào lên toàn bộ lịch sử trái đất.
Các biến đổi bắt đầu cùng với thay đổi quỹ đạo,
làm cho mùa hè mát mẻ và mùa đông lạnh giá hơn.
Nó gây ra một hiệu ứng domino, từ năm này qua năm khác, từ thế kỷ này đến thế kỷ khác,
tạo điều kiện cho sông băng lan rộng và các mảng băng hình thành.
Khi quỹ đạo trái đất thay đổi trở lại, băng tan ra.
Milankovic đã khám phá ra một cơ chế để giải thích quá trình gây nên tính chu kỳ của kỷ băng hà.
Ngày nay, hầu hết học thuyết của Milankovic đều đã được công nhận.
Ước tính trái đất đã trải qua khoảng 17 kỳ băng hà trong suốt hàng triệu năm gần đây,
với mảng băng không lồ bao phủ 1/3 trái đất.
Kỷ băng hà diễn ra theo chu kỳ hàng trăm năm một lần.
Nhưng phát hiện tiếp theo của chúng ta đã xuất hiện trong vòng 100 năm,
được mệnh danh là "hiện tượng thảm khốc" trong lĩnh vực địa chất,
còn đáng chú ý hơn cả kỷ băng hà và đang diễn ra ngay lúc này.
Hiện tượng nóng lên toàn cầu.
Đây là trung tâm dữ liệu khí tượng quốc gia tại Asheville, Bắc Carolina.
Tất cả hồ sơ thời tiết khắp nơi trên thế giới đều được lưu giữ tại nơi này.
Có nhiều dữ liệu từ những năm 1700.
Đặc điểm thời tiết trong 1 thế kỷ gần đây đặc biệt gây chú ý cho một chuyên gia giống như Thomas Karl, giám đốc trung tâm.
Hồ sơ ghi nhận trong vòng 100 năm qua, nhiệt độ bề mặt trái đất đã tăng thêm 1 độ F.
Tưởng chừng không đáng kể, nhưng nhiều người tin rằng nó đại diện cho xu hướng ấm lên đặc biệt trong giai đoạn ngắn.
Tác động của nó mới thật sự to lớn. Đây là vấn đề toàn cầu.
Hiện tượng trái đất nóng lên được suy đoán, từ trước đến giờ quan điểm tập trung vào hoạt động đốt nhiên liệu hóa thạch.
Trong khi carbon dioxide và những khí khác được hình thành tự nhiên trên bầu khí quyển,
các nhà khoa học nghi ngờ chính sự trữ khí CO2 công nghiệp là nguyên nhân gây ra biến đổi toàn cầu.
Cuối cùng, nhà địa chất người Mỹ, David Keeling bắt đầu tính toàn có bao nhiêu lượng khí carbon dioxide ở trên đó.
Năm 1958, Keeling lấy 2 mẫy không khí từ độ cao 2 dặm,
trên đỉnh núi cao thuộc ngọn Mauna Loa, Hawaii,
đây là nơi gần như không bị ô nhiễm.
Keeling bỏ mẫu vào bình và đo lượng khí CO2 bằng máy phân tích khí hồng ngoại.
Kết quả thật đáng kinh ngạc.
Keeling phát hiện ra rằng mức độ carbon dioxide trong khí quyển tăng với tốc độ 3.3 tấn một năm.
Đó chính là một bước ngoặt. Bỗng nhiên, mối liên hệ giữa hiện tượng ấm lên toàn cầu với sự gia tăng mức độ khí CO2 trở thành một vấn đề có tính chất học thuật.
Đây là dữ liệu đo được.
Ngày nay, mức độ CO2 trong khí quyển vẫn tiếp tục tăng.
Cao hơn khoảng 30% so với thời kỳ cách mạng công nghiệp.
Một sự gia tăng khiến nhiều nhà khoa học tin rằng sẽ có một tác động to lớn lên khí hậu trên khắp thế giới.
Một trong những ảnh hưởng vô hình chính là hiện tượng ấm lên toàn cầu ở đây,
ghềnh thác sông băng phía nam *** Washingtonm nơi băng đang dần tan chảy.
Đây là sông băng vào năm 1928,
năm 1975,
năm 2003,.
Theo những cuộc khảo sát, sông băng thác phía nam đã tan mất 1.2 dặm trong thế kỷ vừa qua.
Tương đương 72 bộ nước bề mặt.
Và các con sông băng cũng đang dần thu hẹp lại trên toàn thế giới.
Một cuộc khảo sát địa chất của 160 ngàn chỏm băng núi
cho thấy lượng băng đang suy giảm với một tốc độ đáng kinh ngạc.
Trong khi có sự thống nhất giữa các nhà khoa học rằng khí hậu trái đất đang dần ấm lên,
vẫn còn một số cuộc tranh luận, có bao nhiêu lượng khí carbon dioxide.
Bất kể các cuộc tranh luận, những nhà nghiên cứu vẫn đang theo dõi quá trình ấm lên toàn cầu.
Một hệ thống máy tính được phát triển để dự đoán điều gì có thể xảy đến nếu xu hướng nóng lên hiện tại vẫn tiếp tục.
Từ các trận lũ lụt diện rộng đến sự phá hủy của hệ sinh thái trên khắp thế giới.
Những chuyên gia núi lửa ước tính vụ nổ của ngọn St Helens vào năm 1980 thải ra khoảng 10 triệu tấn carbon dioxide vào khí quyển.
Tưởng như rất nhiều, nhưng không là gì khi so sánh với con số 26 tỉ tấn CO2 mà con người bơm vào không khí mỗi năm.
Hầu hết đều đến từ hoạt động sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Như vậy, phải cần có ngọn núi lửa lớn gấp 7 lần ngọn St Helen phun trào hàng ngày
mới thải ra lượng CO2 tương đương.
Từ quá trình tạo nên kỷ băng hà đến các tác động của hiện tượng ấm lên toàn cầu,
khí hậu trái đất biến đổi với tốc độ chóng mặt.
Và khám phá tiếp theo sẽ giúp cảnh tỉnh chúng ta.
Biến đổi địa chất.
Suốt nhiều thế kỷ, con người tin rằng trái đất được tạo nên bởi các thảm họa giống như trận lụt lớn trong kinh thánh.
Nhưng vào đầu thế kỷ 19, một luật sư có tên Charles Lyell đã đập tan niềm tin đó
và cách mạng hóa ngành địa chất.
Lyell dành nhiều năm đi khắp thế giới, nghiên cứu một số lượng lớn các quá trình tạo đá và mẫu vật hóa thạch.
Ông sở hữu đôi mắt quan sát cực kỳ nhạy bén và dần dần, ông bắt đầu hiểu được câu chuyện thực sự thông qua những mẫu đá,
trong khi các thảm họa như núi lửa, động đất và lũ lụt thỉnh thoảng mới tác động lên hành tinh,
Những biến đổi to lớn nhất chính là kết quả của quá trình thay đổi dần dần địa chất tự nhiên.
Quá trình bị ảnh hưởng bởi gió, nước, hiện tượng xói mòn và nhiệt độ.
Bản ghi chép của các biến đổi đó nằm bên trong những lớp đá, nơi mang đến cho Lyell cái nhìn cơ bản sâu sắc nhất.
Thời gian đóng vai trò quan trọng trong quá trình biến đổi địa chất chậm chạp đó, một thời gian rất dài.
Trái đất trong lý luận của Lyell còn cổ xưa hơn nhiều lần
và ông đưa ra bằng chứng cùng với một cuốn sách lịch sử có tên "những nguyên tắc địa chất".
Ngày nay, ấn phẩm đó đánh dấu sự ra đời cho ngành địa chất hiện đại.
Samuel Bowring là giáo sư địa chất tại trung tâm MIT.
Tôi cho rằng một điểm quan trọng trong quá trình phát triển tư tưởng của Lyell là hành trình khám phá dãy núi lửa Vesuvius tại Italia
và đặt niềm tin vững chắc về điều ông quan sát thấy, rằng ngọn núi được tạo nên từ các dòng chảy liên tục,
Có một vài dòng chảy ở đây và ông nảy ra ý tưởng chúng từng phun trào, bởi đây chính là lịch sử.
Ông có thể sử dụng điều đó để suy luận ngọn núi lửa phải được hàng trăm ngàn năm tuổi.
Tại thời điểm đó, hàng trăm ngàn năm mang ý nghĩa cách mạng to lớn.
Nhiều người ủng hộ quá trình tiến hóa, rằng trái đất ngày xưa và trái đất bây giờ không giống nhau,
trải qua sự biến đổi suốt một thời gian dài.
Đây là cuộc tranh luận giữa những nhà địa chất ngày nay.
Kiến tạo mảng lục địa đã xảy ra trong suốt 4.5 tỷ năm hay điều gì đã diễn ra trong lịch sử của trái đất?
Ngày nay, nhiều người đánh giá Charles Lyell giống như Charles Darwin của ngành địa chất,
Thực tế, 2 người đàn ông có mối liên hệ tương đối gần.
Darwin đã thực hiện bản sao đầu tiên của một trong những bản thỏa thuận giữa Lyell với Beagle trong hành trình của ông.
và điều ông nhận ra từ việc nghiên cứu nó đồng thời cũng là điều ông quan tâm về sự tiến hóa,
chính là thời gian vô tận.
Khám phá của Lyell dấy lên làn sóng thích thú với việc xác định tuổi thật của trái đất.
Tận sau này, hầu hết mọi người đều tin rằng hành tinh còn trẻ. Nhưng với sự ra đời cuốn sách mang ý nghĩa to lớn của Lyell,
các nhà địa chất đều muốn biết nó bao nhiêu tuổi.
Khám phá kế tiếp của chúng ta sẽ mang đến lời giải đáp.
Phương pháp xác định tuổi phóng xạ.
Chính xác, trái đất bao nhiêu tuổi?
Câu hỏi tiếp tục tồn tại đến năm 1907,
khi một nhà hóa học người Mỹ, Bertram Boltwood phát hiện ra cách đá và các loại quặng khoáng hình thành, đã hé lộ câu trả lời.
Những nhà khoa học biết rằng đá chứa các nguyên tố phóng xạ tự nhiên như Uranium.
Họ cũng biết rằng mỗi nguyên tố phân rã thành nhiều nguyên tố khác, dựa vào tỷ lệ riêng không bao giờ thay đổi.
Trong khi nghiên cứu những tỷ lệ phân rã này, Boltwood phát hiện các mẫu quặng khoáng Uranium luôn chứa chì.
Nó cho thấy đó là nguyên tố cuối cùng còn lại từ quá trình phân hủy rất lâu của Uranium.
Với quan điểm này, Boltwood đặt tất cả lại với nhau, ông đo tổng lượng chì có trong mẫu Uranium.
và tính toán lượng Uranium phân rã, từ đó xác định được tuổi gần đúng của đá.
Đây là một khám phá lịch sử.
Bỗng nhiên, các nhà khoa học có một công cụ mới đặc biệt chính xác để kiểm nghiệm lịch sử trái đất.
Nó được gọi là phương pháp xác định tuổi phóng xạ.
Điều tuyệt vời của phương pháp xác định tuổi phóng xạ là nó cho phép chúng ta xác định tuổi của lớp đá trong thung lũng Great Canyon với độ chính xác cao.
Nhờ đó chúng ta có thể hiểu rõ toàn phần lịch sử lắng động trước khi thung lũng bị chạm khắc.
Chúng tôi xác định được mỗi tầng đá sâu của thung lũng đều có niên tuổi khoảng 1.7 đến 1.8 tỷ năm.
Và chúng bị phủ lấp bởi một bề mặt đá sa thạch 530 triệu năm tuổi.
Không có địa thời học, chúng ta sẽ không bao giờ biết chúng ta đang bỏ sót
hơn 1 tỷ năm lịch sử.
Tất cả những nơi khác trên thế giới đều mang lịch sử đó. Nhưng nơi này không như vậy
Điều quan trọng cần phải nhớ rằng ghi chép địa chất không hoàn toàn đầy đủ.
Vậy một thế kỷ trước, địa thời học, thời gian địa chất,
một trăm năm trước, độ chính xác là bao nhiêu? 10%? 50%?
Hàng trăm năm trước, chúng ta không thể biết chắc chắn.
Chúng được xác định trong khoảng 2 tỷ năm.
Tất nhiên, nó là một bước ngoặt to lớn
để biết được tuổi của trái đất, nhưng chỉ có thể xác định được một nửa.
Đến những năm 1950, con người bắt đầu xác định tuổi thiên thạch,
và chúng ta nhận ra rằng trái đất có thể có đạt 4.5 hoặc 4.6 tỷ năm tuổi.
Nhằm đánh giá thời gian dài bao lâu, hãy thử xem xét điều này.
Nếu chúng ta so sánh toàn bộ lịch sử của trái đất tương ứng với 24 giờ,
một triệu năm chỉ khoảng 30 phút, như thế toàn bộ lịch sử nhân loại chưa đầy 1 giây,
không bằng một tiếng kêu của đồng hồ.
Vậy tại sao điều này lại quan trọng?
Khi chúng ta nhìn vào lịch sử tiến hóa, nó bị ngắt quãng bởi nhiều hiện tượng tuyệt diệt không thể tin được.
Cuộc đại tuyệt chủng Permi Trias cách đây 51 triệu năm, tiêu diệt 90% vật thể sống dưới đại dương.
Vấn đề đặt ra, đây là một quá trình từ từ,
sự tuyệt chủng tăng dần và cuối cùng, vị sứ giả truyền tin xuất hiện
hay là thảm họa tàn khốc,
toàn bộ sự sống tươi đẹp trên trái đất Permi đột ngột bị đẩy vào đường chết?
Muốn trả lời được câu hỏi đó phải cần đến địa thời học với độ chính xác cao
và nguồn dữ liệu thu thập được cho thấy nó là một hiện tượng xảy ra vô cùng nhanh chóng.
Hiện tượng xảy ra chớp nhoáng, chúng tôi đưa ra một giả thuyết rằng có sự va chạm của tiểu hành tinh.
Gần đây, có nhiều bằng chứng cho thấy có một tiểu hành tinh tác động lên trái đất.
Những mặt khác của quá trình tuyệt chủng cũng vô cùng quan trọng, nhiều người còn thích thú với chúng hơn cả việc tìm hiểu chính bản chất của sự tuyệt chủng.
Điều gì xảy đến với hệ sinh thái? Cần bao lâu để phục hồi?
Xóa sạch mọi thứ giống như khởi động lại chiếc đồng hồ tiến hóa.
Cho phép những vật thể mới phát triển lên hệ sinh thái đã hoàn toàn bị loại bỏ.
Nếu không có sự tuyệt chủng này, cũng sẽ không có sự phát triển của loài khủng long và động vật có vú.
Đây sẽ là một hành tinh hoàn toàn khác. Chúng ta không tồn tại.
Anh nhìn vào khung cảnh này và liệu anh có thể xem nó không quan trọng không.
Nét hùng vĩ đáng kinh ngạc của nó. Và anh suy nghĩ, anh rút ra được bài học gì từ đây?
Ở khía cạnh khác, nó là một cuốn sách.
Có rất nhiều thông tin cho chúng ta tìm hiểu.
Thông tin mà chúng ta không nghĩ đến, còn rất nhiều việc để làm.
- Đó là một môn khoa học nghiên cứu vĩnh viễn. - Đúng vậy.
Trái đất là một hành tinh phức tạp và năng động,
lớp vỏ biến đổi,
quyển Mantle di chuyển,
bầu khí quyển linh động.
Tất cả sinh vật sống trên trái đất đều đang biến đổi cùng với nó. Giống như tổ tiên của chúng ta.
Trái đất thách thức mọi vật thể sống. Và sự sống đang dần chấp nhận thách thức đó.
Dịch: Võ Mạnh Lân (vomanhlan3005@gmail.com) Upload by APTXvn