DMCA.com Protection Status

Cây cối gieo mầm cho các đám mây, giúp nâng cao khả năng dự đoán biến đổi khí hậu toàn cầu  quan tâm

Được viết bởi: Hoàng Kim Sinh

Cập nhật lúc 21:07 ngày 30/12/2017

Cây cối có thể giải phóng ra các phân tử là mầm mống hình thành nên những đám mây. Điều này trái với giả định về nguyên nhân hình thành các đám mây là do axit sulfuric từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch gây ra. Phát hiện đã được công bố trên tạp chíNature và Science.

Một thí nghiệm mới nghiên cứu về sự hình thành những đám mây đã thay đổi tư duy của chúng ta về sự biến đổi khí hậu trên Trái đất. Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã cho rằng, các đám mây - được hình thành từ các hạt nhỏ li ti có nguồn gốc từ quá trình ô nhiễm - có vai trò to lớn trong việc giữ mát cho hành tinh chúng ta bằng việc cản bớt ánh sáng Mặt trời chiếu xuống Trái đất. Điều này được hiểu rằng, mặc dù chúng ta thải ra các khí gây hiệu ứng nhà kính vào khí quyển, làm cho Trái đất nóng lên, thì trong khí thải cũng có rất nhiều hạt nhỏ li ti là “mầm” để hình thành mây – sẽ kìm hãm tốc độ nóng lên của Trái đất.

Thế nhưng trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature ngày 25 tháng 5 vừa qua, các nhà khoa học đã khám phá ra rằng, các hạt nhỏ này có thể được tạo ra theo một cách tự nhiên. Điều này sẽ giúp hiểu rõ về việc hình thành mây trước khi chúng ta gây ô nhiễm bầu khí quyển, và đó có thể là chìa khóa để tìm ra tốc độ nóng lên của Trái Đất.

Sự tạo thành mây

Mây được hình thành từ các hạt nước rất nhỏ hoặc trong một vài trường hợp là các tinh thể băng cực nhỏ. Tuy nhiên trong khí quyển, hơi nước không đơn giản chuyển hóa ngay thành mây mà nó cần được ngưng tụ trên bề mặt các hạt rắn hoặc lỏng gọi là các hạt aerosol (Tên gọi chung cho loại vật liệu siêu nhẹ, có độ xốp cực lớn, khả năng cách nhiệt rất cao. Ví dụ silica aerogel” đã được NASA sử dụng trong công nghệ vũ trụ để chế tạo vật liệu thu giữ bụi trong không gian, vật liệu cách nhiệt trong đồng phục của phi hành gia và trong một số thiết bị khám phá bề mặt các hành tinh – người dịch chú thích).

Vậy, các hạt aerosol là gì? Hạt aerosol có từ hai nguồn gốc:

  • Hạt aerosol trực tiếp: có nguồn gốc từ bề mặt Trái đất như bụi sa mạc, các tinh thể muối từ đại dương hay muội từ các quá trình đốt cháy.
  • Hạt aerosol thứ cấp được hình thành do quá trình chuyển pha của các phân tử khí. Các phân tử từ các nguồn khí thải do hoạt động của con người tạo ra sẽ kết hợp với các phân tử khác trong khí quyển và tạo thành các hạt rắn. Khi kích thước của chúng đạt 50 – 100 nm thì hơi nước có thể ngưng tụ trên bề mặt của chúng.

Khác với các hạt aerosol trực tiếp, các hạt aerosol thứ cấp có ở khắp mọi nơi. Kết quả là có hơn một nửa các đám mây được tạo thành từ các hạt aerosol thứ cấp! Cho đến bây giờ, các nhà khoa học vẫn tin rằng hơi axit sulfuric được tạo ra từ sự phun trào của núi lửa hay từ các quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch, là tác nhân gây ra sự hình thành các hạt aerosol thứ cấp. Trên cơ sở đó, họ cho rằng bầu trời thời kỳ tiền công nghiệp có thể ít mây hơn hiện nay, vì ít bị ô nhiễm hơn.

Để kiểm chứng giả định này, Tổ chức nghiên cứu hạt nhân Châu Âu (CERN) do tiến sĩ Jasper Kirkby dẫn đầu đã tiến hành thực hiện một thí nghiệm tạo mây Cosmics Leaving Outdoor Droplets (CLOUD). Thí nghiệm được thực hiện trong buồng thép không gỉ có chiều rộng khoảng 3m, bên trong mô phỏng điều kiện khí quyển Trái đất. CLOUD được kết nối với máy gia tốc hạt lớn của CERN để tạo ra tia vụ trũ – tia có năng lượng cao đến từ bên ngoài hệ mặt trời và được cho là có vai trò thúc đẩy quá trình tạo mây của Trái Đất.

Thí nghiệm CLOUD tại CERN. (Nguồn: http://home.cern)

Trong hai bài đăng trên tạp chí Nature (Xem 2 bài đăng tại: Bài đăng 1bài đăng 2), Kirkby và cộng sự đã báo cáo rằng, các hạt aerosol có thể được tạo thành và phát triển đến kích thước của các hạt mây từ các hợp chất do cây cối giải phóng mà không cần axit sulfuric và được tăng tốc bởi các tia vũ trụ. Trong thí nghiệm này, các nhà nghiên cứu sử dụng chất α-pinene, một hợp chất giúp cho cây rừng có mùi đặc trưng, các hợp chất khác từ các loại thực vật cũng cho hiệu ứng tương tự.

Vai trò của cây cối trong việc tạo thành mây đã được đánh giá đúng. (Nguồn: Neil McAllister/ Alamy Stock Photo)

Trong bài báo thứ ba xuất bản trên tạp chí Science, nhóm của Kirkby đã phát hiện ra điều tương tự khi tiến hành một thí nghiệm khác. Federico Bianchi, một nhà hóa học tại Đại học Helsinki, và các cộng sự đã đo thành phần của không khí và theo dõi thời tiết ở trạm nghiên cứu Jungfraujoch ở dãy núi Alps của Thụy Sĩ, ở độ cao khoảng 3.500 mét. Họ phát hiện ra rằng, các phân tử tương tự như α-pinene có nguồn gốc từ thực vật cũng có khả năng tạo mây mà không cần axit sulfuric.

“Đây là cách tự nhiên hoàn hảo tạo thành mây trên khắp bầu khí quyển của chúng ta” Kirkby nói.

Điều này có ý nghĩa như thế nào?

Ý nghĩa đầu tiên của nghiên cứu này là cho phép các nhà khoa học có thể dự đoán chính xác hơn về sự nóng lên của Trái đất trong thế kỷ 21. “Các ước tính có lẽ được giảm đi một chút”, Kirkby nói.

Ý nghĩa thứ hai của nghiên cứu này là có thể biết được sự biến đổi khí hậu ở thời kỳ tiền công nghiệp, mà bây giờ có thể giải thích là do sự ảnh hưởng của các tia vũ trụ. Đây là nguyên nhân tự nhiên gây biến đổi khí hậu trên Trái đất. Trái đất hiện có dữ liệu đầy đủ về các tia vũ trụ chiếu xuống hàng trăm nghìn năm trước qua sự theo dõi phóng xạ của chúng ở trong lõi băng. Mặc dù hiện nay, tác dụng của các tia vũ trụ là không lớn do ảnh hưởng của sự ô nhiễm, nhưng trong thời kỳ tiền công nghiệp, chúng có thể đã đóng một vai trò quan trọng.

Một số nhà khoa học đã từng cảnh báo về các biện pháp nhằm hấp thụ sulfur dioxit (SO2) từ khí thải của quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch có thể làm mất đi tác dụng tạo mây, từ đó, thúc đẩy sự nóng lên của toàn cầu. Nhưng bây giờ có thể không cần quan tâm điều này vì cây cối cũng góp phần hình thành các đám mây đó. “Đây cũng là một điều thú vị để suy đoán xem cây giải phóng ra hợp chất gì có lợi trong việc tạo khí hậu riêng cho chúng. Điều này liên quan chặt chẽ đến giả thuyết Gaia – giả thuyết cho rằng mọi sinh vật sống trên Trái đất luôn hành động theo xu hướng bảo vệ bản thân. Đây là một cơ chế tuyệt vời giúp cây kiểm soát môi trường xung quanh mình,”

Lược dịch và tổng hợp Nguyễn Thị Hoài