Theo nghiên cứu mới của Đại học British Columbia công bố hôm 17/7, các nhà khoa học đã xác định được loại thiên thạch liên quan đến sự kiện tuyệt chủng của khủng long cách đây 66 triệu năm. Đây là một loại thiên thạch với thành phần hiếm khi được tìm thấy trên Trái Đất.
Theo thuật ngữ khoa học, “thiên thạch” là những mảnh vỡ của tiểu hành tinh sống sót sau khi xuyên qua khí quyển và rơi xuống mặt đất; còn vật thể chấm dứt thời kỳ thống trị của khủng long thực chất là một tiểu hành tinh.
Cách đây 66 triệu năm, tiểu hành tinh Chicxulub có đường kính khoảng 10km va vào Trái Đất (ngày nay là bán đảo Yucatán của Mexico) và vỡ vụn, tạo ra hố va chạm khổng lồ và gây ra sự kiện tuyệt chủng kỷ Phấn trắng – Paleogen. Hậu quả là khoảng 75% các loài sinh vật bị quét sạch, trong đó có những loài khủng long không bay được.
Từ những dấu vết còn sót lại của Chicxulub, các nhà khoa học phát hiện vật thể gây ra thảm họa toàn cầu này thuộc nhóm carbonaceous chondrite, một trong những loại đá nguyên thủy và cổ xưa nhất từng được biết đến.
Loại thiên thạch này chỉ chiếm khoảng 5% số mẫu thiên thạch được tìm thấy trên Trái Đất và là một trong những vật chất nguyên thủy nhất trong Hệ Mặt Trời.
“Việc Trái Đất bị va chạm bởi một vật thể hiếm gặp và đến từ khoảng cách xa như vậy thực sự cho thấy khủng long đã ‘rất thiếu may mắn’”, Tiến sĩ Philippe Claeys, giáo sư thỉnh giảng tại Đại học British Columbia cho biết trong thông báo của nhóm nghiên cứu,
Ông lưu ý thêm, phát hiện mới không làm thay đổi giả thuyết hiện nay về những gì đã xảy ra khi tiểu hành tinh Chicxulub đâm xuống bán đảo Yucatán.
Kết quả này khiến giả thuyết cho rằng lưu huỳnh trong thiên thạch là nguyên nhân chính dẫn đến sự tuyệt chủng của 75% các loài sinh vật trở nên kém thuyết phục hơn. Lưu huỳnh có thể là nguyên tố tham gia vào các phản ứng cháy trong những điều kiện nhất định.
“Lượng bụi mịn bị tung lên khí quyển mới là yếu tố chủ yếu gây ra sự tuyệt chủng hàng loạt”, TS Claeys nhận định.
Nhóm nghiên cứu đã đo các nguyên tố vi lượng trong những mẫu vật được thu thập từ một lớp đất sét mỏng hình thành sau vụ va chạm thiên thạch.
Theo các nhà khoa học, Chicxulub có thể bắt nguồn từ vùng ngoài của vành đai tiểu hành tinh, gần sao Mộc, hoặc từ những khu vực xa xôi hơn của Hệ Mặt Trời.
Nhiều câu hỏi về tiểu hành tinh này và hậu quả của vụ va chạm vẫn chưa có lời giải. Nguyên nhân chính xác dẫn đến sự biến mất của phần lớn sự sống trên Trái Đất vào thời điểm đó vẫn đang được nghiên cứu.
Một số nhà khoa học cho rằng biến đổi khí hậu có thể đã ảnh hưởng đến các hệ sinh thái từ rất lâu trước vụ va chạm, nhưng nhiều người khác lại cho rằng do các hoạt động của núi lửa.
Khủng long đã trải qua “ngày tận thế” như thế nào?
Dù nguyên nhân cụ thể là gì, những gì có thể đã xảy ra vào thời điểm đó đều vô cùng khủng khiếp.
Trong một bài viết được đăng trên The Conversation, hai giáo sư người Anh Monica Grady và Michael Benton đã mô tả khung cảnh chết chóc trên diện rộng sau vụ va chạm.
Chỉ vài giây trước cú va chạm, các sinh vật ở gần khu vực bán đảo Yucatan có thể nhìn thấy một quả cầu lửa chói lòa, kèm những tiếng nổ lách tách và tiếng nổ siêu thanh. Tiểu hành tinh có đường kính 10km lao xuống nhanh đến mức không sinh vật nào kịp tìm nơi trú ẩn.
Năng lượng khổng lồ từ cú đâm lập tức làm đất đá vỡ vụn, nóng chảy và hóa hơi. Một cột hơi sáng rực có nhiệt độ hơn 9.700 độ C phun lên trời. Chỉ sau khoảng 20 giây, hố va chạm tạm thời đã sâu ít nhất 30km, gần gấp ba độ sâu của vực Challenger – nơi sâu nhất được biết đến trên Trái Đất. Vành hố cao hơn 20km, hơn gấp đôi đỉnh Everest, trước khi nhanh chóng sụp đổ.
Mọi sinh vật ở gần tâm va chạm bị thiêu cháy tức thì. Ngay cả ở khoảng cách 2.000km, bức xạ nhiệt và những luồng gió siêu thanh vẫn đủ sức hủy diệt các sinh vật chịu ảnh hưởng.
Năm phút sau vụ va chạm, sức gió dù đã giảm vẫn tương đương một cơn bão cấp 5, san phẳng mọi thứ trong phạm vi khoảng 1.500km. Nhiệt độ không khí vượt 226 độ C khiến cây cối bốc cháy, mặt đất như biến thành một lò nung khổng lồ.
Tiểu hành tinh đâm xuống biển còn tạo ra những đợt siêu sóng thần cao hơn 100m, cuốn phăng các vùng ven bờ. Đất đá nóng chảy, mảnh vỡ từ thiên thạch có kích thước lớn văng xa hàng trăm kilomet.
Khoảng một giờ sau, một vành đai bụi từ vụ va chạm đã bao quanh Trái Đất. Ngay cả những nơi cách xa tâm va chạm hàng nghìn kilomet, chưa chịu tác động của sóng thần hay biển lửa, bầu trời cũng bắt đầu tối dần, báo hiệu một thời kỳ hủy diệt kéo dài.
Khi được quy hoạch hợp lý và xây dựng tại những vị trí phù hợp, các trang trại điện mặt trời không chỉ góp phần giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, cải thiện chất lượng không khí và sức khỏe con người, mà còn giúp tăng cường đa dạng sinh học của hệ động, thực vật.
Điều này có thể khiến nhiều người bất ngờ, bởi các dự án điện mặt trời thường bị gắn với hình ảnh chặt hạ cây xanh để lấy mặt bằng. Tuy nhiên, khi được triển khai trên các khu đất đã suy thoái và hướng tới mục tiêu bảo tồn đa dạng sinh học, những trang trại này có thể hỗ trợ phục hồi các loài thụ phấn, cải thiện chất lượng đất và thậm chí giảm ô nhiễm ngay tại khu vực dự án.
Dù vậy, cần lưu ý rằng ngay cả những trang trại điện mặt trời được thiết kế tốt vẫn có thể gây tác động tiêu cực nếu được xây dựng trên các khu vực có giá trị sinh thái cao. Nói cách khác, việc phát triển dự án trên đất nông nghiệp bạc màu có thể mang lại lợi ích môi trường đáng kể, nhưng chặt phá một khu rừng khỏe mạnh để lắp đặt các tấm pin mặt trời không bao giờ là lựa chọn phù hợp.
Để khuyến khích việc lựa chọn địa điểm và thiết kế dự án một cách thận trọng, nhiều tổ chức môi trường và trường đại học đang nghiên cứu, xây dựng các bộ hướng dẫn thực hành tốt nhất. Theo các tổ chức này, trong điều kiện phù hợp, các trang trại điện mặt trời có thể đồng thời cải thiện môi trường, giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch và thúc đẩy phát triển kinh tế.
Chìa khóa để xây dựng các trang trại điện mặt trời thân thiện với môi trường
Yếu tố quan trọng nhất để phát triển các trang trại điện mặt trời thân thiện với môi trường là công tác quy hoạch và thiết kế. Để hỗ trợ quá trình này, Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên (Nature Conservancy) đã xây dựng bộ hướng dẫn dành cho các dự án điện mặt trời thân thiện với động vật hoang dã.
Bộ hướng dẫn khuyến nghị lựa chọn địa điểm trên các khu đất đã bị tác động hoặc suy thoái, phục hồi thảm thực vật bản địa, bảo vệ chất lượng nguồn nước và tận dụng những khu vực chưa phát triển để tạo lập môi trường sống cho các hệ sinh thái động, thực vật.
Khi tuân thủ các nguyên tắc này, đặc biệt trên các khu đất nông nghiệp đã ngừng canh tác hoặc suy giảm chất lượng, các nhà phát triển có thể tạo ra nhiều lợi ích môi trường đáng kể.
Chẳng hạn, việc ngừng sử dụng thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ giúp cải thiện chất lượng nước. Việc khuyến khích cây cối và thảm thực vật phát triển góp phần tăng khả năng giữ đất, hạn chế xói mòn. Đồng thời, việc phục hồi các loài thực vật bản địa giúp nâng cao đa dạng sinh học. Mặc dù những giải pháp này đòi hỏi chi phí lớn hơn so với việc chỉ lắp đặt các tấm pin trên khu đất trống, hiệu quả lâu dài có thể rất đáng kể.
Nghiên cứu và kết quả từ các trang trại điện mặt trời thân thiện với môi trường
Các nhà nghiên cứu đã đề xuất nhiều giải pháp, từ công nghệ cao đến các biện pháp đơn giản, nhằm nâng cao hiệu quả môi trường của các trang trại điện mặt trời.
Một nghiên cứu do các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) và Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne (Mỹ) thực hiện cho thấy các dự án điện mặt trời có thể mở rộng môi trường sống cho nhiều loài động vật, trong đó có dơi và các loài thụ phấn quan trọng như bướm.
Theo nghiên cứu, số lượng côn trùng có thể tăng gấp 3 lần nếu thực vật bản địa được trồng và quản lý hợp lý.
Một kết quả đáng chú ý khác là sự xuất hiện của các mô hình "chăn thả kết hợp điện mặt trời". Cừu hoặc bò có thể gặm cỏ dưới các tấm pin, đồng thời bổ sung nguồn phân hữu cơ cho đất. Một số nghiên cứu cũng cho thấy việc trồng cây dưới và giữa các dãy pin mặt trời là giải pháp khả thi.
Các nhà khoa học nông nghiệp hiện đang thử nghiệm những hệ thống pin mặt trời được lắp đặt ở độ cao lớn hơn và có góc nghiêng phù hợp nhằm kết hợp sản xuất điện với canh tác nông nghiệp. Kết quả cho thấy nhiều loại cây trồng, từ cà tím đến bông cải xanh, vẫn có thể sinh trưởng tốt trong điều kiện này.
Dù mô hình điện mặt trời đa mục đích còn ở giai đoạn đầu phát triển, một số bang tại Mỹ đã bắt đầu xây dựng các tiêu chuẩn nhằm khuyến khích triển khai rộng rãi.
Năm 2024, tạp chí khoa học Nature công bố nghiên cứu về Công viên quang điện Cộng Hòa tại Thanh Hải, một trong những trang trại điện mặt trời lớn nhất Trung Quốc. Được xây dựng giữa khu vực sa mạc khô hạn, dự án không chỉ sản xuất điện mà còn giúp duy trì độ ẩm đất ở mức cao hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho thực vật và vi sinh vật phát triển.
Đây được xem là một ví dụ tiêu biểu cho khả năng kết hợp giữa phát triển năng lượng tái tạo và phục hồi hệ sinh thái.
Nếu được xác nhận, đây sẽ là một phương pháp hoàn toàn mới để khám phá bí ẩn lớn nhất của vũ trụ.
Theo nhóm nghiên cứu từ Mỹ, Anh và châu Âu, nếu hai hố đen va chạm trong một đám mây vật chất tối, các sóng hấp dẫn lan truyền khắp vũ trụ sẽ mang theo những đặc điểm riêng biệt của môi trường đó. Khi áp dụng mô hình này vào hàng chục lần phát hiện sóng hấp dẫn, họ đã tìm thấy một sự kiện tiềm năng phù hợp với giả thuyết.
"Sử dụng hố đen để tìm kiếm vật chất tối sẽ thật tuyệt vời", Nhà vật lý học Rodrigo Vicente từ Đại học Amsterdam, Hà Lan, nhận định. "Chúng ta sẽ có thể khảo sát vật chất tối ở những quy mô nhỏ hơn bao giờ hết".
Lý thuyết tương đối rộng của Einstein, công bố năm 1916, đã mô tả trọng lực là sự cong của không-thời gian và dự đoán sự tồn tại của sóng hấp dẫn. Tuy nhiên, phải đến năm 2015, những gợn sóng này mới được phát hiện trực tiếp, mở ra một kỷ nguyên mới trong thiên văn học.
Mỗi sự kiện sóng hấp dẫn mang theo thông tin quý giá về các vật thể tham gia, từ sự hợp nhất của các hố đen, sao neutron, cho đến những vật thể kỳ lạ hơn như lỗ sâu. Giờ đây, các nhà khoa học đặt câu hỏi liệu những tín hiệu này có thể giúp giải mã một bí ẩn khác: vật chất tối - loại vật chất vô hình chỉ tương tác với vật chất thường thông qua lực hấp dẫn.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một mô hình vật chất tối từ các hạt siêu nhẹ, có khả năng tạo thành trường và tương tác với môi trường cực đoan như gần hố đen.
Họ giả định rằng năng lượng quay của hố đen có thể ảnh hưởng đến các đám mây vật chất tối, và ngược lại, những đám mây này sẽ thay đổi động lực học của các hố đen khi chúng va chạm, để lại dấu vết trong sóng hấp dẫn.
Khi áp dụng mô hình này vào 28 phát hiện của mạng lưới quan sát sóng hấp dẫn LVK (LIGO, Virgo, KAGRA), 27 tín hiệu cho thấy các mẫu xuất phát từ chân không.
Tuy nhiên, sự kiện đặc biệt có tên GW190728, được phát hiện vào tháng 7/2019, lại cho thấy một mẫu phù hợp với việc một cặp hố đen hợp nhất trong đám mây vật chất tối dày đặc.
Mặc dù kết quả này rất thú vị, các nhà nghiên cứu nhấn mạnh cần thận trọng. "Độ ý nghĩa thống kê của điều này không đủ cao để khẳng định việc phát hiện ra vật chất tối, và cần thực hiện các kiểm tra thêm bởi các nhóm độc lập", Nhà vật lý học Josu Aurrekoetxea từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cho biết.
Ông cũng lưu ý rằng: "Nếu không có các mô hình sóng như của chúng tôi, chúng ta có thể đang phát hiện các vụ hợp nhất hố đen trong môi trường vật chất tối, nhưng lại phân loại chúng theo hệ thống là đã xảy ra trong chân không".
Vật chất tối vẫn là một bí ẩn lớn, với nhiều giả thuyết về bản chất của nó. Dù vậy, nghiên cứu này mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn, cho phép các nhà khoa học sử dụng sóng hấp dẫn như một công cụ mới để vén màn bí mật về thành phần vô hình nhưng chiếm phần lớn vũ trụ của chúng ta.
Các nhà khoa học vừa công bố kết quả nghiên cứu cho thấy bức xạ có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đáng kể đến chất lượng hình ảnh của máy ảnh kỹ thuật số, đặc biệt trong các môi trường phơi nhiễm cao như không gian vũ trụ.
Nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí học thuật “Sensors” đã chỉ ra rằng, ngoài ống kính, hầu hết các thành phần khác của máy ảnh kỹ thuật số công nghiệp đều không được thiết kế để chống lại bức xạ. Điều này dẫn đến việc chất lượng ảnh bị suy giảm rõ rệt khi thiết bị tiếp xúc với các liều lượng bức xạ khác nhau.
Mặc dù công nghệ máy ảnh kỹ thuật số, bao gồm cả trên điện thoại thông minh, đã đạt được những bước tiến vượt bậc, cho phép tạo ra những hình ảnh ấn tượng, nhưng điểm yếu trước bức xạ vẫn là một thách thức lớn.
Điều đó cho thấy trong các công việc chuyên nghiệp chẳng hạn như những nhiệm vụ không gian, việc bảo vệ thiết bị chụp ảnh kỹ thuật số khỏi bức xạ là yếu tố then chốt.
Tia gamma làm sáng vùng tối, giảm chất lượng ảnh
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm bằng cách chiếu xạ máy ảnh kỹ thuật số với các liều lượng tia gamma khác nhau từ coban-60, cụ thể là 1,0, 10,0, 20,0, 50,0 và 100,0 gray mỗi giờ. Để dễ hình dung, chỉ cần tiếp xúc với 0,5 gray phóng xạ, một người bình thường đã có thể mắc bệnh nhiễm phóng xạ.
Kết quả cho thấy, các vùng tối trong ảnh chụp bởi máy ảnh trở nên sáng hơn khi tiếp xúc với phóng xạ, và hiệu ứng này càng rõ rệt hơn với liều lượng cao hơn. Đáng chú ý, việc tăng tốc độ liều lượng bức xạ đã gây ra sự suy giảm lớn hơn ở cả vùng sáng và vùng tối của ảnh.
Nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng máy ảnh phim không hoàn toàn miễn nhiễm với tác động của phóng xạ. Việc tiếp xúc với tia X tại sân bay có thể làm giảm chất lượng ảnh nếu phim đã đi qua máy quét.
Tương tự, phóng xạ trong các chuyến bay vào vũ trụ cũng có thể ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng ảnh chụp bằng máy ảnh phim. Điều này cho thấy, phim không nhất thiết là một lựa chọn thay thế vượt trội so với nhiếp ảnh kỹ thuật số trong môi trường có phóng xạ cao.
Cần bảo vệ thiết bị chụp ảnh khỏi bức xạ
Tóm lại, việc tiếp xúc với phóng xạ có thể gây ra những tác động tiêu cực rõ rệt đến chất lượng hình ảnh của cả máy ảnh kỹ thuật số và máy ảnh phim.
Với máy ảnh kỹ thuật số, bức xạ ion hóa làm hỏng cảm biến, gây nhiễu tín hiệu và tạo ra các điểm ảnh lỗi, khiến hình ảnh bị suy giảm độ sắc nét và màu sắc.
Trong khi đó, với máy ảnh phim, phóng xạ có thể làm biến đổi cấu trúc hóa học của lớp nhạy sáng, dẫn đến hiện tượng mờ, loang màu hoặc xuất hiện các vệt bất thường trên ảnh.
Điều này cho thấy, dù công nghệ chụp ảnh đã thay đổi qua nhiều thế hệ, cả hai loại máy ảnh đều dễ bị tổn thương trước tác động của phóng xạ.
Vì vậy, việc bảo quản thiết bị trong môi trường an toàn, tránh tiếp xúc với nguồn bức xạ mạnh là yếu tố quan trọng để duy trì chất lượng hình ảnh và tuổi thọ của máy ảnh.
