Chu kỳ bí ẩn kéo dài 100 năm của Mặt Trời có thể vừa được khởi động: Cảnh báo về thời kỳ thời tiết không gian nguy hiểm kéo dài

Đây là kết luận đáng chú ý từ một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Space Weather ngày 2 tháng 3, cho thấy rằng cực đại Mặt Trời hiện tại (giai đoạn đỉnh điểm hoạt động trong chu kỳ 11 năm quen thuộc của ngôi sao trung tâm hệ Mặt Trời) đang có biểu hiện mạnh mẽ một cách bất ngờ.

Và điều này có thể liên quan đến một chu kỳ dài hạn ít được biết đến mang tên Chu kỳ Gleissberg Thế kỷ (CGC). Nếu giả thuyết này là chính xác, con người có thể đang bước vào một thời kỳ kéo dài hàng thập kỷ với hoạt động Mặt Trời ngày càng dữ dội, đặt ra nhiều thách thức to lớn cho vệ tinh, phi hành gia và cả những cơ sở hạ tầng nhạy cảm trên Trái Đất .

Các nhà khoa học từ lâu đã biết đến chu kỳ vết đen Mặt Trời, chu kỳ kéo dài khoảng 11 năm, trong đó số lượng vết đen trên bề mặt Mặt Trời dao động theo thời gian do sự biến động của từ trường.

Chu kỳ này đi từ giai đoạn cực tiểu với hoạt động yên tĩnh đến giai đoạn cực đại với các cơn bão Mặt Trời dữ dội, đôi khi đủ mạnh để gây ra hiện tượng cực quang khắp các vĩ độ cao và thấp, làm gián đoạn thông tin vệ tinh, hệ thống định vị GPS hay thậm chí là lưới điện.

Tuy nhiên, ngoài chu kỳ 11 năm này, Mặt Trời còn ẩn chứa những chu kỳ dài hơn, ít được nghiên cứu đầy đủ, trong đó có chu kỳ Hale (liên quan đến sự đảo ngược của các cực từ mỗi 22 năm) và đáng chú ý nhất hiện nay là CGC, một chu kỳ biến thiên cường độ hoạt động Mặt Trời theo khoảng thời gian từ 80 đến 100 năm.

CGC vẫn còn là một bí ẩn lớn trong vật lý Mặt Trời , song theo nghiên cứu mới, các tín hiệu từ tầng điện ly và vành đai bức xạ Van Allen của Trái Đất đang cho thấy CGC có thể vừa đi qua mức tối thiểu và đang bắt đầu bước vào giai đoạn tăng tốc trở lại.

Dữ liệu này được phân tích dựa trên "dòng proton", lượng hạt tích điện dương trong vành đai bức xạ bên trong vốn có xu hướng giảm khi Mặt Trời hoạt động mạnh và tăng khi nó lặng yên. Trong suốt hai thập kỷ qua, dòng proton này tăng dần, phản ánh sự suy giảm hoạt động của Mặt Trời , nhưng đã bất ngờ bắt đầu giảm mạnh trong khoảng một năm trở lại đây.

Kalvyn Adams, nhà nghiên cứu chính của công trình và là chuyên gia tại JILA (một viện nghiên cứu liên kết giữa Đại học Colorado Boulder và Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ), cho biết: "Phân tích của chúng tôi cho thấy chúng ta vừa vượt qua mức tối thiểu của CGC, điều đó có nghĩa là hoạt động trung bình của Mặt Trời có thể bắt đầu tăng trở lại trong nhiều thập kỷ tới".

Một yếu tố quan trọng giúp nghiên cứu này đạt được độ tin cậy là dữ liệu được thu thập khi các vệ tinh NOAA bay qua Vùng dị thường Nam Đại Tây Dương (SAA) – khu vực nơi từ trường Trái Đất yếu hơn đáng kể, cho phép các hạt proton xâm nhập đến độ cao thấp và tạo điều kiện để các thiết bị "nhìn" vào vành đai bức xạ mà không cần mạo hiểm tiến vào khu vực nguy hiểm.

Dựa vào các mô hình và dữ liệu này, Adams cho biết CGC có thể đạt cực đại vào khoảng 40 đến 50 năm nữa, tức là vào giai đoạn Chu kỳ Mặt Trời 28 (Solar Cycle 28). Nếu xu hướng tiếp tục, cực đại Mặt Trời trong tương lai có thể mạnh gấp đôi so với hiện tại, đồng nghĩa với việc con người sẽ phải đối mặt với thời tiết không gian khắc nghiệt hơn nhiều.

Một ví dụ cụ thể là Chu kỳ Mặt Trời hiện tại, Chu kỳ 25 (SC25), đang có hoạt động cực đại vượt quá mọi kỳ vọng ban đầu. Vào tháng 5 năm 2024, một cơn bão địa từ cực mạnh đã gây ra hiện tượng cực quang lan rộng nhất trong 500 năm qua.

Sự kiện này khiến các nhà khoa học buộc phải xem lại các dự báo trước đó – vốn dựa trên sự yên tĩnh bất thường của Chu kỳ 24, khi họ từng cho rằng SC25 sẽ tiếp tục xu hướng "ngủ đông".

Tuy nhiên, nếu CGC thực sự tác động đến các chu kỳ 11 năm này, thì sự yên ắng của SC24 có thể phản ánh một mức tối thiểu sâu của CGC, và nay hoạt động của Mặt Trời đang quay trở lại mức "bình thường".

Mặc dù vậy, không phải ai cũng đồng tình với giả thuyết CGC. Scott McIntosh, nhà vật lý Mặt Trời từng tiên đoán chính xác chu kỳ SC25 và hiện làm việc tại công ty Lynker Space, cho rằng các kết luận hiện tại còn quá sớm.

Dữ liệu về dòng proton chỉ mới có dấu hiệu giảm trong một năm – thời gian quá ngắn để khẳng định một chu kỳ kéo dài hàng thế kỷ đang đảo chiều. Ngoài ra, dữ liệu lịch sử đủ dài để so sánh các chu kỳ CGC cũng không tồn tại, bởi vệ tinh mới chỉ có khả năng theo dõi dòng proton trong khoảng 30 đến 40 năm gần đây.

Dù thừa nhận nghiên cứu “hấp dẫn và có thiện chí”, nhưng McIntosh cảnh báo rằng nhóm nghiên cứu có thể đã đánh giá quá cao vai trò của CGC trong việc định hình chu kỳ vết đen Mặt Trời .

Trong giới khoa học hiện nay vẫn chưa có định nghĩa thống nhất về CGC là gì, cách nó hình thành và tương tác như thế nào với các chu kỳ ngắn hơn như chu kỳ 11 năm hay chu kỳ Hale. Tuy nhiên, nếu dự báo về sự gia tăng hoạt động Mặt Trời trong các chu kỳ sắp tới là đúng, thì tác động của nó đến con người và công nghệ sẽ rất đáng lo ngại.

Sự giãn nở của tầng khí quyển trên do bức xạ Mặt Trời có thể khiến nhiều vệ tinh, đặc biệt là các vệ tinh tư nhân nhỏ không được trang bị tốt, bị giảm độ cao quỹ đạo hoặc mất kiểm soát. Một số vệ tinh đã gặp sự cố tương tự trong những năm gần đây, và tình hình có thể trở nên trầm trọng hơn khi số lượng "chòm sao vệ tinh" thương mại tăng nhanh.

Không chỉ vệ tinh, các phi hành gia cũng sẽ đối mặt với rủi ro cao hơn từ bức xạ Mặt Trời , đặc biệt trong bối cảnh ngành hàng không vũ trụ đang tiến đến thời kỳ tăng trưởng mạnh với các sứ mệnh dài ngày lên Mặt trăng, Sao Hỏa và sự xuất hiện của các chuyến bay thương mại vào không gian. Bức xạ từ các cơn bão Mặt Trời có thể làm tổn thương DNA, gây đột biến tế bào hoặc các rối loạn sức khỏe nghiêm trọng nếu không được che chắn đúng cách.