Cấu trúc lớp Tachocline của Mặt Trời được xác định chính xác hơn nhờ phân tích địa chấn học dài hạn

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã thực hiện thành công phép đo chính xác nhất từ trước đến nay về lớp tachocline – một ranh giới mỏng nhưng cực kỳ quan trọng trong cấu trúc nội tại của Mặt Trời. Lớp này được coi là thành phần then chốt tạo ra từ trường mặt trời và trực tiếp hình thành nên các hiện tượng thời tiết không gian ảnh hưởng đến Trái Đất. Công trình nghiên cứu nền tảng này, vừa được công bố trên tạp chí danh tiếng "The Astrophysical Journal", là thành quả của việc phân tích dữ liệu địa chấn học mặt trời liên tục trong suốt hơn 25 năm, bao quát trọn vẹn các chu kỳ mặt trời 23, 24 và giai đoạn đang lên của chu kỳ 25.

Lớp tachocline tọa lạc ở độ sâu khoảng 200.000 km bên dưới bề mặt quan sát được của Mặt Trời, nơi có nhiệt độ khắc nghiệt xấp xỉ hai triệu độ C. Đây là vùng chuyển tiếp đặc biệt giữa sự quay không đồng bộ của vùng đối lưu phía ngoài và sự quay đồng nhất của vùng bức xạ phía trong. Đội ngũ chuyên gia, với sự góp mặt của Antonio Eff-Darwich từ Đại học La Laguna (ULL) và Viện Vật lý Thiên văn Quần đảo Canary (IAC), cùng Sylvain G. Korzennik thuộc Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian, đã vận dụng kỹ thuật địa chấn học mặt trời – một phương pháp phân tích các sóng âm lan truyền trong lòng ngôi sao – để phác họa chi tiết cấu trúc này.

Để đạt được độ chính xác vượt trội, nhóm nghiên cứu đã tận dụng sự hiệp lực từ dữ liệu của ba hệ thống quan sát quốc tế hàng đầu: mạng lưới kính thiên văn mặt đất GONG, thiết bị MDI trên vệ tinh SOHO (hợp tác giữa ESA và NASA) và công cụ HMI trên tàu vũ trụ SDO. Kết quả phân tích chỉ ra rằng các đặc tính cốt lõi của lớp tachocline như vị trí, độ dày và biên độ thay đổi tốc độ quay không hề cố định mà biến thiên theo vĩ độ và thời gian. Đặc biệt, dữ liệu dài hạn đã làm lộ diện sự chênh lệch đáng kể về vị trí của lớp này giữa vùng vĩ độ thấp và vĩ độ cao, minh chứng cho một cấu trúc nội tại phức tạp hơn nhiều so với những mô hình giả định trước đây.

Tầm quan trọng của những phát hiện này đối với đời sống trên Trái Đất là rất lớn, bởi từ trường sinh ra từ lớp tachocline chính là nguồn cơn của các hiện tượng cực đoan như bùng nổ mặt trời và phun trào khối lượng vành nhật hoa (CME). Những sự kiện này có khả năng gây tê liệt mạng lưới điện mặt đất và phá hủy hệ thống vệ tinh viễn thông. Việc xác định rõ cấu trúc của lớp tachocline – nơi vận hành cơ chế "máy phát điện mặt trời" (solar dynamo) – là yếu tố then chốt để nâng cao năng lực dự báo thời tiết không gian. Các nhà khoa học khẳng định rằng thành công này một lần nữa chứng minh địa chấn học mặt trời là công cụ chẩn đoán quyền năng nhất để khám phá những bí ẩn sâu thẳm trong lòng các ngôi sao.

Sự xuất hiện của các điểm không đồng nhất theo phương ngang trong cấu trúc lớp tachocline buộc giới khoa học phải xem xét lại các lý thuyết hiện hành về động lực học của máy phát điện mặt trời. Để đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy cao nhất, nhóm nghiên cứu đã áp dụng các phương pháp xử lý độc lập đối với những chuỗi dữ liệu có độ dài khác nhau. Cách tiếp cận này giúp các kết luận đạt được sự ổn định về mặt thống kê, ngay cả khi dữ liệu từ thiết bị HMI mới chỉ được đưa vào phân tích ở giai đoạn sơ bộ, tạo tiền đề vững chắc cho các nghiên cứu thiên văn học chuyên sâu trong tương lai.