Thay đổi mà chúng ta đang nhắc đến ở đây có là hai cực bắc nam của từ quyển Trái Đất. Đã 780 000 năm kể từ khi sự kiện này diễn ra và một số nhà khoa học cho rằng từ địa từ Trái Đất đang bị châm quá trình đảo cực địa từ so với dự đoán.

Đảo cực địa từ

Có điều gì đó kỳ lạ đang xảy ra với từ trường của Trái Đất. Trong 200 năm qua, nó đang dần suy yếu và dịch chuyển Cực Bắc từ trường (hướng chỉ cua la bàn, không nên nhầm lẫn với Cực Bắc địa lý) từ phía Bắc của Canada về phía Siberia. Tuy nhiên trong những thập kỷ gần đây, sự dịch chuyển chậm về phía nam ấy đã tăng lên nhanh chóng - đạt tốc độ lên tới 48km/năm. Liệu chúng ta có đang đứng trên bờ vực của một sự đảo cực địa từ - khi nào các cực Nam và Băc của từ trường hoán đổi vị trí cho nhau?

Từ trường của Trái Đất được tạo ra bởi sự đối lưu của sắt nóng chảy trong lõi hành tinh - nơi cách vị trí chúng ta đứng khoảng 2896km. Chất lỏng siêu nóng này tạo ra các dòng điện - từ đó tạo ra điện từ trường. Các quá trình điều khiển sự đảo cực theo mô phỏng máy tính về động lực học hành tinh cho thấy sự đảo ngược này xuất hiện một cách tự phát,điều này cũng được hỗ trở bởi việc quan sát từ trường của Mặt Trời - nó đảo chiểu theo chu kỳ khoảng 11 năm.

Từ trường của chúng ta ra đời cách đây ít nhất 4 tỉ năm, và các cực từ của nó cũng đã đổi chiều không ít lần kể từ đó. Chỉ trong vòng 2.6 triệu năm qua, từ trường đã thay đổi 10 lần - và bởi vì lần gần đây nhất xảy ra cách đây 780 000 năm, nên một số các nhà khoa học tin rằng từ trường của chúng ta đang bị châm so với dự đoán. Nhưng sự đảo ngược này không thể dự đoán được và chắn chắn không theo chu kỳ.

Lập bản đồ từ trường

Các nhà nghiên cứu vạch ra lịch sử cổ xưa của từ trường Trái Đất bằng các núi lửa, khi dung nham nguội đi, sắt chứa trong nó sẽ bị nhiễm từ tính theo hướng của từ trường. Bằng cách kiểm tra những tảng nham thạch này và dùng kỹ thuật xác định niên đại bằng phóng xạ, ta có thể vén màn lại hoạt động trước đây của từ trường Trái Đất khi nó mạnh lên, suy yếu hay đảo cực.

Để theo dõi những thay đổi gần hơn, các nhà khoa học chuyển sang thăm dò từ tính của các hiện vật khảo cổ. Khi tổ tiên của chúng ta nung nóng một lò sưởi hoặc lò nung cổ có chứa sắt đên nhiệt độ đủ cao, nó sẽ biến đổi lại từ tính của nó với từ trường của Trái Đất khi nguội đi. Thời điểm mà điều này diễn ra được gọi là điểm Curie. Các nghiên cứu thậm chí còn bao gồm một số cấu trúc nền của một tòa nhà thời kỳ đồ sắt ở Jerusalem, nơi bị quân đội Babylon thiêu rụi vào năm 586 TCN. 

Nhưng việc đo đạc các hiện vật không phải là một vấn đề dễ dàng, đầu tiên, từ tính trong các cổ vật rất yếu nên không đủ để di chuyển kim la bàn, và nếu chúng còn được làm nóng và lạnh nhiều lần thì một số mẫu từ tính sẽ bị xếp chồng lẫn nhau. Cuối cùng là độ tin cậy của chúng còn phụ thuộc vào việc các đối tượng đó có ở cùng vị trí với khi diễn ra quá trình nung nóng hay không.

Bất chấp những khó khăn này, các nhà nghiên cứu đã lập được phần lớn bản đồ từ trường ở Tây Âu và Trung Đông.

Rùa, cá hồi và cá voi

Nhiều loài động vật sử dụng từ trường của Trái Đất để làm kim chỉ nam trong quá trình di cư. Ví dụ rùa khi trưởng thành thoát khỏi tổ dưới lòng đất của chúng trên các bãi biển của Florida, xuống biển và đi xa tới Đại Tây Dương, sau đó nhiều năm chungs lại quay lại bãi biển mà mình được sinh ra. Hành trình dài tới 14 494km kỳ diệu này được chỉ hướng bằng cách phát hiện cường độ và hướng của từ trường. Khi nói đến cá hồi, cá voi, chim và một số loài sinh vật khác cũng sử dụng từ trường của Trái Đất để điều hướng, cuộc sống của chúng ắt sẽ bị gián đoạn nghiêm trọng do từ trường đảo ngược.

Ngòa ra, Trái Đất liên tục bị bắn phá bởi một luồng các hạt điện tích đến từ Mặt Trời và các tia vũ trụ,chủ yếu là proton và hạt nhân nghuyên tử tới từ không gian. Trong quá trình diễn ra đảo cực, từ trường Trái Đất trở nên yếu hơn và kém hiệu quả đáng kể trong việc che chắn chúng ta khỏi những hạt đó. Trong khi một số nhà địa chất cho rằng các vụ tuyệt trủng hàng loạt dường như có sự tương quan với những khoảng thời gian này, con người hoặc tổ tiên của chúng ta cũng đã tồn tại trên Trái Đất trong vài triệu năm, trong thời gian đó cũng đã có nhiều sự đảo cực và vẫn chưa có môi tương quan rõ ràng nào với sự phát triển của con người.

Khó khắn đối với công nghệ

Ảnh hưởng đến bản thân con người có lẽ là không nhiều, nhưng đối với công nghệ thì lại khác. Chúng ta sử dụng vệ tinh nhân tạo để dẫn đường, phát sóng truyền hình, dự báo thời tiết, giám sát môi trường và thông tin liên lạc, nếu không có từ trường bảo vệ, các vệ tinh này sẽ bị phá hỏng nghiêm trọng do gió Mặt Trời. Ở Nam Đạị Tây Dương có một điểm từ trường yếu được gọi là Sự Bất Thường Nam Đại Tây Dương (South Atlantic Anomaly) đã gây ảnh hưởng không tốt tới vệ tinh và có thể là một dấu hiệu cho thấy điểu sắp xảy ra là như thế nào.

Các nhiên cứu gần đây đã gợi ý một lý do có thể cho sự bất thường này, nhiều người tin rằng Mặt Trăng của chúng ta được hình thành từ vụ va chạm giữa Trái Đất và hành tinh Theia 4.5 tỷ năm trước, nhưng những gì còn sót lại của Theia chưa bao giờ được tìm thấy, bây giờ có vẻ như phần còn lại của Theia có thể nằm dưới chân chúng ta.

Có hai phần khối lượng đá khổng lồ được chôn sâu trong Trái Đất, mỗi khối lớn hơn đỉnh Everest hàng triệu lần (và đang mở rộng), đặc nóng hơn phẩn còn lại của lớp phủ Trái Đất. Các nhà khoa học cho rằng những khối đá này là phần còn lại của Theia và chúng cản trở sự đối lưu của sắt nóng chảy - làm phát sinh từ trường yếu ở Nam Đại Tây Dương

Dù vậy, mức độ nghiêm trọng của việc đảo cực địa từ sẽ phụ thuộc vào thời gian hoàn thành quá trình đảo chiều. Nếu nó dịch chuyển chậm trong nhiều ngàn năm, có thể các sinh vật di cư và cả loài người sẽ có thể thích nghi. Trong khi điều đó xảy ra, chúng ta sẽ có nhiều điều để tìm hiểu về những gì đang xảy ra bên trong hành tinh của chúng ta.

Tham khảo

1. When north goes south: Is Earth's magnetic field flipping?