aulachongvn
25-08-2012, 09:38 AM
Tia vũ trụ có gây phá hủy tầng ozone ?
Dữ liệu mới thu thập từ vệ tinh và các trạm mặt đất ủng hộ cho một lí thuyết gây tranh cãi lâu nay rằng phần nhiều sự phá hủy của tầng ozone ở Nam Cực có liên quan đến hoạt động của các tia vũ trụ, theo khẳng định của một nhà vật lí người Canada. Kết luận này đi ngược lại một lí thuyết được chấp nhận rộng rãi rằng tầng ozone – cái khiên che chắn Trái đất khỏi bức xạ tử ngoại nguy hại – bị suy yếu qua tác động của ánh sáng mặt trời trực tiếp.
http://thuvienvatly.com/home/images/stories2/_image/hiepkhachquay/ozone-layer-3.jpg
Ảnh chụp lỗ thủng tầng ozone phía trên Nam Cực
Qing-Bin Lu thuộc trường đại học Waterloo còn tiên đoán, biết được khoảng thời gian chu kì 11 năm của tia vũ trụ, lỗ thủng tầng ozone sẽ đặc biệt lớn vào năm 2008-09 và 1019-2020 (Phys Rev Lett 102 118501).
Bị phá vỡ bởi ánh sáng hay electron ?
Phía trên Nam Cực, mật độ ozone giảm xuống thấp bằng một phần ba hàm lượng của nó trước năm 1975, với “lỗ thủng” ozone này xuất hiện vào mùa xuân ở cực nam. Hiểu biết hiện nay về quá trình suy kiệt là các chất gây ô nhiễm chlorofluorocarbon (CFC) bị phá vỡ bởi ánh sáng tử ngoại của Mặt trời. Hiện tượng này xảy ra ở các cao độ lớn (khoảng 40 km), và các mảnh vỡ CFC sau đó tải đến các cao độ thấp hơn (dưới 20 km) qua sự lưu thông không khí. Vào mùa đông ở Nam Cực, các mảnh vỡ này lưu trú trên các hạt băng tuyết, trong đó một số phản ứng hóa học biến đổi chúng thành chlorine phân tử. Sự có mặt của ánh sáng mặt trời vào mùa xuân Nam Cực sau đó giải phóng chlorine nguyên tử, tác nhân gây phá hủy tầng ozone.
Tuy nhiên, Lu tin rằng các tia vũ trụ mới phá vỡ các phân tử CFC. Ông nói khi các tia vũ trụ làm ion hóa các phân tử khí quyển, thì các electron được phóng thích có thể được trữ lại trên bề mặt của các hạt băng và những electron này, chứ không phải ánh sáng mặt trời, làm phá vỡ các phân tử CFC và biến đổi các mảnh vỡ thành chlorine phân tử.
Hồi năm 1999 và 2001, Lu và các đồng sự đã đưa ra bằng chứng ủng hộ lí thuyết này bởi việc tiến hành các thí nghiệm ở nhiệt độ thấp cho thấy sự phá vỡ của các phân tử CFC bởi các electron tăng thêm đáng kể khi các phân tử CFC được đặt trên một bề mặt cùng với phân tử băng vùng cực. Năm 2001, Lu cũng đã sử dụng dữ liệu vệ tinh để chỉ ra một mối tương quan giữa cường độ tia vũ trụ và sự mất mát ozone ở các vĩ độ từ 0 đến 65 độ Nam. Sự biến thiên này xuất hiện trong chu kì tia vũ trụ xảy ra giữa năm 1981 và 1992.
Dữ liệu mới từ mặt đất và từ không gian
Hiện nay, Lu đã trau chuốt thêm cho mô hình của ông bằng cách nhờ đến dữ liệu khí hậu trên quy mô rộng lớn hơn. Sử dụng các phép đo hàm lượng ozone do các vệ tinh TOMS và OMI của NASA thu thập và dữ liệu tia vũ trụ từ một vài trạm mặt đất, ông đã chứng minh rằng cường độ tia vũ trụ và tổng lượng ozone trung bình hàng năm có liên quan với nhau, ở các vĩ độ từ 0 đến 60 độ Nam, giữa năm 1980 và 2007 – một khoảng thời gian chứa hai chu kì tia vũ trụ.
Ông cũng tìm thấy một mối tương quan giữa cường độ tia vũ trụ và sự thăng giáng ozone ở Nam Cực (giữa các vĩ độ 60 và 90 độ Nam) từ một tháng 10 này đến 10 năm sau từ năm 1990 đến năm 2007.
“Những mối tương quan này có nghĩa là gần như 100% sự mất mát ozone phía trên Nam Cực phải bị chi phối bởi các tia vũ trụ”, ông nói, đồng thời chỉ ra rằng mức độ biến thiên của cường độ tia vũ trụ và oznone Nam Cực là rất giống nhau (đều khoảng 10%). “Nói cách khác, bất kì cơ chế nào không liên quan đến tia vũ trụ, nếu như nó tồn tại, đều phải là một hiệu ứng rất thứ yếu hoặc không đáng kể”.
Tiên đoán 2008
Ngoài việc phân tích dữ liệu quá khứ, Lu còn đưa ra một tiên đoán vào lúc viết bài báo của ông hồi tháng 8 năm ngoái. Ông nói rằng lượng ozone phía trên Nam Cực vào tháng 10 năm 2008 sẽ thấp hơn khoảng 14,5% so với hàm lượng ozone vào tháng 10 năm 1992 (điểm tham chiếu của ông), và rằng sẽ có một cực tiểu đáng kể nữa trong giai đoạn 2019-2020. Ông nói dữ liệu vệ tinh mới nhất phù hợp với tiên đoán 2008 của ông trong vòng 5%, và ông còn chỉ ra rằng hàm lượng ozone Nam Cực vào tháng 11 và tháng 12 năm ngoái hầu như đều được ghi nhận là thấp.
Tuy nhiên, Neil Harris thuộc Ủy ban phối hợp Nghiên cứu Ozone châu Âu ở Cambridge, Anh, không bị thuyết phục. Ông phát biểu với physicsworld.com rằng việc đưa ra một mối quan hệ thống kê là không đủ để chứng minh giá trị của cơ chế tia vũ trụ vì còn có những yếu tố khác biến đổi trong chu kì mặt trời. Trong bất kì trường hợp nào, ông nói, Lu đã sai khi so sánh cường độ tia vũ trụ với tổng lượng ozone vì các phép đo hàm lượng ozone phụ thuộc vào chuyển động của lớp ozone xung quanh khí quyển cũng như sự biến mất thực sự của ozone.
“Ông ta đã đưa ra một cơ chế nữa để giải thích sự hình thành của chlorine nguyên tử”, Harris thêm. “Nhưng không cần thiết phải có thêm cơ chế này nữa vì chlorine có thể được tạo ra bởi ánh sáng mặt trời trực tiếp”.
HiepKhachQuay dịch (theo physicsworld.com)
Thuvienvatly.com
Dữ liệu mới thu thập từ vệ tinh và các trạm mặt đất ủng hộ cho một lí thuyết gây tranh cãi lâu nay rằng phần nhiều sự phá hủy của tầng ozone ở Nam Cực có liên quan đến hoạt động của các tia vũ trụ, theo khẳng định của một nhà vật lí người Canada. Kết luận này đi ngược lại một lí thuyết được chấp nhận rộng rãi rằng tầng ozone – cái khiên che chắn Trái đất khỏi bức xạ tử ngoại nguy hại – bị suy yếu qua tác động của ánh sáng mặt trời trực tiếp.
http://thuvienvatly.com/home/images/stories2/_image/hiepkhachquay/ozone-layer-3.jpg
Ảnh chụp lỗ thủng tầng ozone phía trên Nam Cực
Qing-Bin Lu thuộc trường đại học Waterloo còn tiên đoán, biết được khoảng thời gian chu kì 11 năm của tia vũ trụ, lỗ thủng tầng ozone sẽ đặc biệt lớn vào năm 2008-09 và 1019-2020 (Phys Rev Lett 102 118501).
Bị phá vỡ bởi ánh sáng hay electron ?
Phía trên Nam Cực, mật độ ozone giảm xuống thấp bằng một phần ba hàm lượng của nó trước năm 1975, với “lỗ thủng” ozone này xuất hiện vào mùa xuân ở cực nam. Hiểu biết hiện nay về quá trình suy kiệt là các chất gây ô nhiễm chlorofluorocarbon (CFC) bị phá vỡ bởi ánh sáng tử ngoại của Mặt trời. Hiện tượng này xảy ra ở các cao độ lớn (khoảng 40 km), và các mảnh vỡ CFC sau đó tải đến các cao độ thấp hơn (dưới 20 km) qua sự lưu thông không khí. Vào mùa đông ở Nam Cực, các mảnh vỡ này lưu trú trên các hạt băng tuyết, trong đó một số phản ứng hóa học biến đổi chúng thành chlorine phân tử. Sự có mặt của ánh sáng mặt trời vào mùa xuân Nam Cực sau đó giải phóng chlorine nguyên tử, tác nhân gây phá hủy tầng ozone.
Tuy nhiên, Lu tin rằng các tia vũ trụ mới phá vỡ các phân tử CFC. Ông nói khi các tia vũ trụ làm ion hóa các phân tử khí quyển, thì các electron được phóng thích có thể được trữ lại trên bề mặt của các hạt băng và những electron này, chứ không phải ánh sáng mặt trời, làm phá vỡ các phân tử CFC và biến đổi các mảnh vỡ thành chlorine phân tử.
Hồi năm 1999 và 2001, Lu và các đồng sự đã đưa ra bằng chứng ủng hộ lí thuyết này bởi việc tiến hành các thí nghiệm ở nhiệt độ thấp cho thấy sự phá vỡ của các phân tử CFC bởi các electron tăng thêm đáng kể khi các phân tử CFC được đặt trên một bề mặt cùng với phân tử băng vùng cực. Năm 2001, Lu cũng đã sử dụng dữ liệu vệ tinh để chỉ ra một mối tương quan giữa cường độ tia vũ trụ và sự mất mát ozone ở các vĩ độ từ 0 đến 65 độ Nam. Sự biến thiên này xuất hiện trong chu kì tia vũ trụ xảy ra giữa năm 1981 và 1992.
Dữ liệu mới từ mặt đất và từ không gian
Hiện nay, Lu đã trau chuốt thêm cho mô hình của ông bằng cách nhờ đến dữ liệu khí hậu trên quy mô rộng lớn hơn. Sử dụng các phép đo hàm lượng ozone do các vệ tinh TOMS và OMI của NASA thu thập và dữ liệu tia vũ trụ từ một vài trạm mặt đất, ông đã chứng minh rằng cường độ tia vũ trụ và tổng lượng ozone trung bình hàng năm có liên quan với nhau, ở các vĩ độ từ 0 đến 60 độ Nam, giữa năm 1980 và 2007 – một khoảng thời gian chứa hai chu kì tia vũ trụ.
Ông cũng tìm thấy một mối tương quan giữa cường độ tia vũ trụ và sự thăng giáng ozone ở Nam Cực (giữa các vĩ độ 60 và 90 độ Nam) từ một tháng 10 này đến 10 năm sau từ năm 1990 đến năm 2007.
“Những mối tương quan này có nghĩa là gần như 100% sự mất mát ozone phía trên Nam Cực phải bị chi phối bởi các tia vũ trụ”, ông nói, đồng thời chỉ ra rằng mức độ biến thiên của cường độ tia vũ trụ và oznone Nam Cực là rất giống nhau (đều khoảng 10%). “Nói cách khác, bất kì cơ chế nào không liên quan đến tia vũ trụ, nếu như nó tồn tại, đều phải là một hiệu ứng rất thứ yếu hoặc không đáng kể”.
Tiên đoán 2008
Ngoài việc phân tích dữ liệu quá khứ, Lu còn đưa ra một tiên đoán vào lúc viết bài báo của ông hồi tháng 8 năm ngoái. Ông nói rằng lượng ozone phía trên Nam Cực vào tháng 10 năm 2008 sẽ thấp hơn khoảng 14,5% so với hàm lượng ozone vào tháng 10 năm 1992 (điểm tham chiếu của ông), và rằng sẽ có một cực tiểu đáng kể nữa trong giai đoạn 2019-2020. Ông nói dữ liệu vệ tinh mới nhất phù hợp với tiên đoán 2008 của ông trong vòng 5%, và ông còn chỉ ra rằng hàm lượng ozone Nam Cực vào tháng 11 và tháng 12 năm ngoái hầu như đều được ghi nhận là thấp.
Tuy nhiên, Neil Harris thuộc Ủy ban phối hợp Nghiên cứu Ozone châu Âu ở Cambridge, Anh, không bị thuyết phục. Ông phát biểu với physicsworld.com rằng việc đưa ra một mối quan hệ thống kê là không đủ để chứng minh giá trị của cơ chế tia vũ trụ vì còn có những yếu tố khác biến đổi trong chu kì mặt trời. Trong bất kì trường hợp nào, ông nói, Lu đã sai khi so sánh cường độ tia vũ trụ với tổng lượng ozone vì các phép đo hàm lượng ozone phụ thuộc vào chuyển động của lớp ozone xung quanh khí quyển cũng như sự biến mất thực sự của ozone.
“Ông ta đã đưa ra một cơ chế nữa để giải thích sự hình thành của chlorine nguyên tử”, Harris thêm. “Nhưng không cần thiết phải có thêm cơ chế này nữa vì chlorine có thể được tạo ra bởi ánh sáng mặt trời trực tiếp”.
HiepKhachQuay dịch (theo physicsworld.com)
Thuvienvatly.com