Hoàng Khang
Writer
Nghe có vẻ khó tin, thậm chí giống một thuyết âm mưu, nhưng theo các nhà khoa học tại NASA, chưa một phi hành gia nào trong lịch sử - kể cả những người đầu tiên bay vào vũ trụ như Yuri Gagarin hay những người đã đặt chân lên Mặt Trăng như Neil Armstrong - thực sự rời khỏi bầu khí quyển của Trái Đất. Lý do không nằm ở việc phủ nhận các chuyến bay vũ trụ, mà nằm ở chính định nghĩa khoa học về giới hạn thực sự của bầu khí quyển hành tinh chúng ta.
Không gian bắt đầu từ đâu?
Trái với hình dung thông thường về một đường biên rõ rệt, Trái Đất không có một ranh giới cụ thể nơi bầu khí quyển kết thúc và không gian vũ trụ bắt đầu. Mặc dù đường Kármán (ở độ cao khoảng 100 km) thường được xem là ranh giới quy ước để công nhận các chuyến bay vũ trụ, về mặt vật lý, các lớp khí bao quanh hành tinh chúng ta chỉ loãng dần ra mãi mà thôi.
Ông Doug Rowland, chuyên gia vật lý Mặt Trời tại NASA, giải thích: "Không khí không dừng lại ngay trên đầu bạn. Nó chỉ loãng dần, loãng dần mãi." Ông cho biết, ngay cả ở độ cao quỹ đạo của Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) khoảng 400 km, mật độ không khí tuy cực thấp nhưng vẫn đủ để gây ra lực cản khiến trạm bị chậm lại theo thời gian, đòi hỏi phải có các đợt tái tăng tốc định kỳ bằng động cơ tên lửa.
Geocorona - "Vỏ bọc" hydro khổng lồ của Trái Đất
Vậy bầu khí quyển Trái Đất thực sự vươn xa đến đâu? Một nghiên cứu công bố năm 2019 dựa trên dữ liệu từ Đài quan sát Mặt Trời và Nhật quyển SOHO (dự án hợp tác NASA/ESA) đã đưa ra câu trả lời đáng kinh ngạc. Lớp ngoài cùng nhất của khí quyển Trái Đất, được gọi là geocorona – một đám mây hydro nguyên tử cực kỳ loãng được giữ lại bởi lực hấp dẫn của hành tinh – có thể kéo dài tới khoảng cách 629.000 km. Khoảng cách này gần gấp 50 lần bán kính Trái Đất và quan trọng hơn là nó hoàn toàn bao phủ cả quỹ đạo của Mặt Trăng (vốn chỉ cách Trái Đất trung bình khoảng 384.000 km).
Điều này có nghĩa là, về mặt kỹ thuật, ngay cả khi các phi hành gia Apollo đi bộ trên bề mặt Mặt Trăng, họ vẫn đang di chuyển bên trong lớp khí quyển ngoài cùng nhất của Trái Đất, dù mật độ khí hydro ở đó là cực kỳ thấp (chỉ khoảng 0,2 nguyên tử trên mỗi centimet khối).
Thực tế còn phức tạp hơn khi xét đến việc toàn bộ Hệ Mặt Trời của chúng ta, bao gồm cả Trái Đất và Mặt Trăng, đều nằm gọn bên trong bầu khí quyển ngoài của chính Mặt Trời, được gọi là nhật quyển (heliosphere). Ranh giới cuối cùng của Hệ Mặt Trời chỉ thực sự bắt đầu ở vùng heliopause, nơi gió Mặt Trời bị chặn lại bởi môi trường giữa các vì sao. "Không gian không phải là vùng chân không hoàn toàn. Trên đầu bạn, ở độ cao hàng trăm km, vẫn có không khí, bụi, nguyên tử hydro, plasma Mặt Trời và vô vàn thứ kỳ lạ khác," ông Rowland kết luận.
Vì vậy, dù có vẻ hài hước, nhưng về mặt khoa học là chính xác khi nói rằng: Kể cả khi bạn đang nhảy những bước đầu tiên trên Mặt Trăng, bạn vẫn chưa hoàn toàn rời khỏi "vòng tay" khí quyển của hành tinh quê nhà. Khám phá này một lần nữa cho thấy sự bao la và phức tạp của vũ trụ cũng như cách hiểu của chúng ta về nó vẫn không ngừng được mở rộng.
Trái với hình dung thông thường về một đường biên rõ rệt, Trái Đất không có một ranh giới cụ thể nơi bầu khí quyển kết thúc và không gian vũ trụ bắt đầu. Mặc dù đường Kármán (ở độ cao khoảng 100 km) thường được xem là ranh giới quy ước để công nhận các chuyến bay vũ trụ, về mặt vật lý, các lớp khí bao quanh hành tinh chúng ta chỉ loãng dần ra mãi mà thôi.
Ông Doug Rowland, chuyên gia vật lý Mặt Trời tại NASA, giải thích: "Không khí không dừng lại ngay trên đầu bạn. Nó chỉ loãng dần, loãng dần mãi." Ông cho biết, ngay cả ở độ cao quỹ đạo của Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) khoảng 400 km, mật độ không khí tuy cực thấp nhưng vẫn đủ để gây ra lực cản khiến trạm bị chậm lại theo thời gian, đòi hỏi phải có các đợt tái tăng tốc định kỳ bằng động cơ tên lửa.
Geocorona - "Vỏ bọc" hydro khổng lồ của Trái Đất
Vậy bầu khí quyển Trái Đất thực sự vươn xa đến đâu? Một nghiên cứu công bố năm 2019 dựa trên dữ liệu từ Đài quan sát Mặt Trời và Nhật quyển SOHO (dự án hợp tác NASA/ESA) đã đưa ra câu trả lời đáng kinh ngạc. Lớp ngoài cùng nhất của khí quyển Trái Đất, được gọi là geocorona – một đám mây hydro nguyên tử cực kỳ loãng được giữ lại bởi lực hấp dẫn của hành tinh – có thể kéo dài tới khoảng cách 629.000 km. Khoảng cách này gần gấp 50 lần bán kính Trái Đất và quan trọng hơn là nó hoàn toàn bao phủ cả quỹ đạo của Mặt Trăng (vốn chỉ cách Trái Đất trung bình khoảng 384.000 km).
Điều này có nghĩa là, về mặt kỹ thuật, ngay cả khi các phi hành gia Apollo đi bộ trên bề mặt Mặt Trăng, họ vẫn đang di chuyển bên trong lớp khí quyển ngoài cùng nhất của Trái Đất, dù mật độ khí hydro ở đó là cực kỳ thấp (chỉ khoảng 0,2 nguyên tử trên mỗi centimet khối).
Thực tế còn phức tạp hơn khi xét đến việc toàn bộ Hệ Mặt Trời của chúng ta, bao gồm cả Trái Đất và Mặt Trăng, đều nằm gọn bên trong bầu khí quyển ngoài của chính Mặt Trời, được gọi là nhật quyển (heliosphere). Ranh giới cuối cùng của Hệ Mặt Trời chỉ thực sự bắt đầu ở vùng heliopause, nơi gió Mặt Trời bị chặn lại bởi môi trường giữa các vì sao. "Không gian không phải là vùng chân không hoàn toàn. Trên đầu bạn, ở độ cao hàng trăm km, vẫn có không khí, bụi, nguyên tử hydro, plasma Mặt Trời và vô vàn thứ kỳ lạ khác," ông Rowland kết luận.
Vì vậy, dù có vẻ hài hước, nhưng về mặt khoa học là chính xác khi nói rằng: Kể cả khi bạn đang nhảy những bước đầu tiên trên Mặt Trăng, bạn vẫn chưa hoàn toàn rời khỏi "vòng tay" khí quyển của hành tinh quê nhà. Khám phá này một lần nữa cho thấy sự bao la và phức tạp của vũ trụ cũng như cách hiểu của chúng ta về nó vẫn không ngừng được mở rộng.
