Hãy tưởng tượng bạn đứng cạnh một bếp lửa trại: càng lùi ra xa, không khí xung quanh lại… nóng gấp hàng trăm lần. Nghịch lý phản trực giác nhiệt động học này đã thách thức giới vật lý thiên văn suốt hơn tám thập kỷ qua. Trong khi bề mặt Mặt Trời (quang cầu) chỉ duy trì mức nhiệt khoảng 5.800 K (khoảng 5.500°C), thì vành nhật hoa – lớp khí quyển ngoài cùng trải rộng vào không gian – lại bốc cháy dữ dội ở mức nhiệt từ 1 đến 3 triệu Kelvin, tức nóng gấp 200 đến 500 lần.
Giờ đây, một bước đột phá từ phòng thí nghiệm plasma có thể đã chạm đến lời giải tối hậu cho câu đố này.
Kiểm chứng giả thuyết của Eugene Parker
Năm 1988, nhà vật lý thiên văn Eugene Parker từng đề xuất một giả thuyết táo bạo: vành nhật hoa được nung nóng liên tục bởi hàng tỷ vụ nổ từ vi mô gọi là «nanoflares». Mỗi vụ nổ nanoflare chỉ giải phóng khoảng 10^17 joules (10^24 ergs) năng lượng – tương đương một phần tỷ năng lượng của một cơn bão Mặt Trời quy mô lớn. Tuy nhiên, sự bùng nổ liên tục và dày đặc của chúng trên khắp bề mặt thông qua hiện tượng tái kết nối từ trường (magnetic reconnection) mới chính là động cơ truyền nhiệt chủ đạo.
Do giới hạn quang học của các kính thiên văn hiện tại không thể quan sát trực tiếp các nanoflare siêu nhỏ này, các nhà khoa học đã tái tạo các điều kiện từ thủy động lực học thu nhỏ ngay trong phòng thí nghiệm. Thiết lập thực nghiệm đã ghi nhận trực tiếp quá trình tái kết nối từ tính, gia tốc hạt và sự tiêu tán nhiệt tại các điểm thắt plasma cục bộ, mang lại bằng chứng thực nghiệm trực tiếp củng cố lý thuyết của Parker.
Giữa kỳ vọng và những rào cản quy mô
Dù kết quả mang tính khích lệ cao, cộng đồng khoa học vẫn giữ thái độ thận trọng. Một số chuyên gia chỉ ra rằng việc thu nhỏ plasma trong phòng thí nghiệm rất khó phản ánh trọn vẹn quy mô khổng lồ, tính va chạm cực thấp cũng như các chỉ số Reynolds và Lundquist cực hạn của vành nhật hoa thực tế.
Theo thông tin hiện có, mô hình này cần được đối chiếu và tổng hợp với dữ liệu đo đạc tại chỗ từ các tàu thăm dò như Parker Solar Probe của NASA và Solar Orbiter của ESA. Giới nghiên cứu cũng lưu ý rằng nanoflares có thể chỉ là một phần của câu trả lời, bên cạnh các cơ chế khác như sự tiêu tán sóng từ thủy động lực (sóng Alfvén).
Tấm khiên bảo vệ hạ tầng công nghệ số
Hiểu được cơ chế nhiệt của vành nhật hoa không chỉ là cuộc dạo chơi thuần túy của vật lý lý thuyết. Động lực học tại đây chính là nguồn gốc sản sinh gió Mặt Trời và các vụ phun trào khối lượng vành nhật hoa (CME) – tác nhân gây ra bão từ có thể vô hiệu hóa vệ tinh viễn thông, làm tê liệt GPS và đánh sập lưới điện mặt đất.
Đối với Việt Nam, quốc gia đang đẩy mạnh phát triển không gian vũ trụ với trọng tâm là dự án vệ tinh quan sát Trái Đất LOTUSat và quá trình chuyển đổi số toàn diện, nâng cao năng lực dự báo thời tiết không gian là nhiệm vụ mang tính chiến lược. Hiểu rõ từng vi chấn từ trường trên Mặt Trời chính là bước đi tiên quyết để thiết lập «tấm khiên» bảo vệ các tài sản trên quỹ đạo và giữ cho huyết mạch viễn thông quốc gia luôn thông suốt.
— Bài viết này được tổng hợp và biên soạn bởi AI LUMINA từ các nguồn đã xác thực. Dữ liệu và thông tin dẫn nguồn từ: New Scientist.
