Vào năm 1968, các nhà khoa học đã mô tả một hiện tượng mà chúng ta không thể nhận thấy: Tàu vũ trụ bay qua các cực của Trái Đất phát hiện ra một luồng gió siêu thanh gồm các hạt thoát ra từ bầu khí quyển của Trái Đất.
Cách giải thích tốt nhất cho điều này là một trường năng lượng chưa từng biết đang bao vây lấy hành tinh, không phải là trọng trường hay từ trường.
Giờ đây, các nhà khoa học NASA đã nắm bắt và đo lường được nó.
Trái Đất được chụp từ Trạm Vũ trụ quốc tế (ISS) - Ảnh: NASA
"Nó được gọi là trường lưỡng cực và là tác nhân gây ra sự hỗn loạn. Nó chống lại lực hấp dẫn và tách các hạt ra khỏi không gian" - tờ Science Alert dẫn lời nhà thiên văn học Glyn Collinson từ Trung tâm Chuyến bay không gian Goddard của NASA.
Cũng theo TS Collinson, chúng ta chưa bao giờ có thể đo lường được điều này trước đây vì chưa có công nghệ.
Vì vậy, NASA đã chế tạo tàu vũ trụ Endurance để đi tìm kiếm nguồn năng lượng vô hình này.
Endurance được phóng vào tháng 5-2022, đạt độ cao 768,03 km trước khi trở lại Trái Đất với dữ liệu quý giá, khó khăn mới có được.
Bắt đầu ở độ cao khoảng 250 km, trong một lớp khí quyển gọi là tầng điện ly, bức xạ cực tím và mặt trời cực mạnh ion hóa các nguyên tử khí quyển, phá vỡ các electron tích điện âm và biến nguyên tử thành ion tích điện dương.
Các electron nhẹ hơn bay vào không gian, trong khi các ion nặng hơn chìm xuống mặt đất.
Nhưng môi trường plasma cố gắng duy trì tính trung hòa điện tích, dẫn đến sự xuất hiện của một trường điện giữa các electron và các ion để buộc chúng lại với nhau.
Chúng ta gọi trường năng lượng đó là "trường lưỡng cực" vì nó hoạt động theo cả hai hướng, trong đó các ion cung cấp lực kéo xuống dưới và các electron cung cấp lực kéo lên trên.
Quá trình này khiến bầu khí quyển phồng lên. Độ cao tăng cho phép một số ion thoát ra ngoài không gian, đây chính là những luồng gió siêu thanh mang theo ion mà các tàu vũ trụ đã ghi nhận vào thế kỷ trước.
So với từ trường và trọng trường, trường năng lượng thứ ba của địa cầu rất yếu, do vậy rất khó để đo lường nó.
Theo NASA, Endurance đo được sự thay đổi điện thế chỉ 0,55 V.
"Nửa vôn gần như không là gì cả, chỉ mạnh bằng một cục pin đồng hồ", nhưng đó là lượng vừa đủ để giải thích cho gió cực" - TS Collinson nói.
Lượng điện tích này đủ để kéo các ion hydro với lực mạnh gấp 10,6 lần lực hấp dẫn, đưa chúng vào không gian với tốc độ siêu thanh đo được ở hai cực của Trái Đất.
Các ion oxy, nặng hơn ion hydro, cũng được nâng lên cao hơn, làm tăng mật độ của tầng điện ly ở độ cao lớn lên 271%.
Thú vị hơn, chúng ta vẫn chưa biết trường lưỡng cực ảnh hưởng tới Trái Đất cụ thể như thế nào trong lịch sử.
"Bây giờ chúng ta đã đo được nó, chúng ta có thể bắt đầu tìm hiểu cách nó định hình hành tinh của chúng ta cũng như những hành tinh khác theo thời gian" - TS Collinson khẳng định.