Xác nhận sự tồn tại của hiện tượng phóng điện vầng quang trên đầu lá cây trong các cơn giông

Cộng đồng khoa học vừa chính thức nhận được bằng chứng thực địa trực tiếp đầu tiên về một hiện tượng điện yếu được gọi là phóng điện vầng quang (corona discharge), phát ra từ các đầu lá cây trong điều kiện giông bão. Hiện tượng này vốn đã là chủ đề của các giả thuyết lý thuyết và quan sát trong phòng thí nghiệm suốt nhiều thập kỷ, nhưng mãi đến mùa hè năm 2024, nó mới được ghi nhận một cách cụ thể trong môi trường tự nhiên.

Nhóm nghiên cứu dưới sự dẫn dắt của nhà khí tượng học Patrick McFarland từ Đại học Bang Pennsylvania đã ghi lại thành công hiện tượng này, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc tìm hiểu sự tương tác giữa điện khí quyển và sinh quyển. Hoạt động giám sát chính được triển khai tại Pembroke, North Carolina, và các xác nhận bổ sung đã được thu thập thông qua việc theo dõi các cơn bão di chuyển từ Florida đến Pennsylvania, Hoa Kỳ. Nhóm đã sử dụng một phòng thí nghiệm di động đặc biệt, được trang bị các cảm biến điện trường và một camera nhạy với tia cực tím (UV) lắp trên kính tiềm vọng, vì các tia phóng điện này quá yếu để có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Cơ chế đằng sau hiện tượng này là do năng lượng điện khí quyển cường độ cao tạo ra một điện tích mạnh, từ đó cảm ứng một điện tích trái dấu từ mặt đất. Điện tích này sẽ tập trung và di chuyển lên các điểm cao nhất, cụ thể ở đây là các đầu lá cây. Việc sử dụng camera UV có khả năng phản ứng với bức xạ trong dải từ 255 đến 273 nanomet là yếu tố then chốt của nghiên cứu. Phân tích các đoạn video ghi lại trong các cơn giông đang hoạt động đã tiết lộ các cụm tia UV lóe lên đồng bộ với sự chuyển động của các cành cây. Trong một giai đoạn quan sát kéo dài 90 phút của một cơn bão, đội ngũ đã ghi nhận được 41 lần phóng điện vầng quang riêng biệt từ đầu lá, với một số lần kéo dài tới ba giây.

Các kết quả của nghiên cứu này đã được công bố trên ấn phẩm Geophysical Research Letters vào đầu năm 2026, giúp giải đáp một ẩn đố khoa học lâu đời vốn trước đây chỉ dựa trên các dữ liệu gián tiếp về sự bất thường của điện trường tại các khu rừng. Patrick McFarland đã khẳng định tầm quan trọng của bước đột phá này khi phát biểu: "Những điều này thực sự đang diễn ra; chúng tôi đã tận mắt chứng kiến; và giờ đây chúng ta biết chắc chắn rằng chúng tồn tại". Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm từ giữa thế kỷ 20 đã từng gợi ý rằng những đợt phóng điện như vậy có thể gây ra hiện tượng cháy đầu lá, tiềm ẩn nguy cơ làm hỏng màng tế bào và lục lạp, dẫn đến những tác động tiêu cực cho quá trình quang hợp.

Dưới góc độ sinh thái học, câu hỏi về những ảnh hưởng dài hạn của việc tiếp xúc với điện lặp đi lặp lại này đối với sức khỏe của tán lá và hệ sinh thái rừng vẫn đang được nghiên cứu thêm. Các nhà khoa học giả định rằng việc tiếp xúc nhiều lần có thể gây tổn hại cho lớp biểu bì – lớp sáp bảo vệ của lá cây. Thêm vào đó, các nghiên cứu trước đây của các chuyên gia tại Đại học Bang Pennsylvania đã chỉ ra rằng phóng điện vầng quang tạo ra gốc hydroxyl (OH) và gốc hydroperoxyl (HO2), những chất có thể ảnh hưởng đến chất lượng không khí bằng cách trung hòa khí nhà kính nhưng cũng đồng thời thúc đẩy sự hình thành ozone.

Với thực tế là có khoảng hai nghìn tỷ cây xanh đang sinh trưởng tại các khu vực có khả năng xảy ra giông bão cao, và tại bất kỳ thời điểm nào cũng có khoảng 1.800 cơn giông đang diễn ra trên toàn cầu, tính chất thường xuyên của hiện tượng này cho thấy tầm quan trọng tiềm tàng của nó đối với hóa học khí quyển. Việc xác nhận sự tồn tại của phóng điện vầng quang trên thực vật không chỉ mở rộng hiểu biết về sinh học mà còn cung cấp cái nhìn mới về cách thiên nhiên tham gia vào các quá trình điện hóa phức tạp trong bầu khí quyển của chúng ta.