Mặt Trời mọc phía trên Trái Đất trong ảnh chụp từ trạm ISS. Ảnh: NASA
Mang tên điện trường lưỡng cực, điện trường này được phát hiện bởi tên lửa cận quỹ đạo Endurance của NASA hơn 60 năm sau khi giới nghiên cứu đặt giả thuyết, đóng vai trò chủ chốt đối với Trái Đất tương tự từ trường và trọng trường. Thông qua nghiên cứu điện trường lưỡng cực, các nhà khoa học hy vọng có thể hiểu rõ hơn khí quyển hành tinh tiến hóa như thế nào và hoạt động ra sao ngày nay. Nhóm nghiên cứu công bố phát hiện hôm 28/8 trên tạp chí Nature.
"Bất kỳ hành tinh nào có khí quyển đều phải có điện trường lưỡng cực", trưởng nhóm nghiên cứu Glyn Collinson trong nhiệm vụ Endurance ở Trung tâm bay vũ trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, cho biết. "Giờ đây, chúng tôi đã đo được nó và chúng tôi có thể bắt đầu tìm hiểu cách nó định hình Trái Đất theo thời gian".
Ở lớp khí quyển Trái Đất mang tên tầng điện ly (nằm cách mặt đất 60 - 300 km), bức xạ cực tím từ Mặt Trời tương tác với nguyên tử, khiến chúng mất đi electron và biến đổi thành ion. Về lý thuyết, quá trình này tạo ra điện trường nhẹ bao quanh hành tinh. Manh mối về sự tồn tại của điện trường như vậy được phát hiện lần đầu tiên năm 1968 bởi tàu vũ trụ bay quanh Nam Cực và Bắc Cực, tồn tại ở dạng "gió cực", hay luồng hạt tuôn từ khí quyển Trái Đất vào không gian.
Giới nghiên cứu dự đoán một phần khí quyển Trái Đất bị thất thoát vào vũ trụ, đặc biệt sau khi nó nóng lên do ánh sáng Mặt Trời. Nhưng gió cực càng bí ẩn hơn do chứa các hạt lạnh, có nghĩa chúng không bị nóng lên, nhưng vẫn di chuyển ở tốc độ phá vỡ rào cản âm thanh. "Chắc chắn có thứ gì đó đã hút những hạt này ra khỏi khí quyển", Collinson nói. Tuy nhiên, phát hiện điện trường rất khó bởi nó khá yếu và biến động dễ nhận biết chỉ diễn ra ở khoảng cách hàng trăm kilomet.
Nhằm tìm hiểu nguồn gốc của gió cực, các nhà nghiên cứu phóng tên lửa Endurance từ bãi phóng ở Svalbard gần Bắc Cực, đưa nó lên độ cao 768,03 km phía trên mặt đất trước khi hạ cánh ở biển Greenland 19 phút sau.
Trong phạm vi 518 km mà Endurance thu thập dữ liệu, nó phát hiện thay đổi ở mức 0,55 volt, bằng cường độ của pin đồng hồ. Tuy nhiên, chênh lệch điện áp này đẩy ion hydro, hạt dồi dào nhất trong gió mặt trời, với lực mạnh gấp 10,6 lần lực hấp dẫn. Theo đồng tác giả nghiên cứu Alex Glocer, nhà khoa học dự án Endurance ở trung tâm Goddard, lực đó đủ mạnh để đẩy các hạt trong khí quyển vào không gian ở tốc độ siêu thanh. Cơ chế đó giống như băng chuyền nâng khí quyển vào không gian.
Sau khi phát hiện điện trường của Trái Đất, các nhà khoa học hy vọng có thể tìm thấy điện trường tương tự trong khí quyển của những hành tinh như sao Kim và sao Hỏa.
