Sự chậm lại của vòng quay Trái Đất do tác động của con người: Tốc độ kỷ lục kể từ kỷ Pliocene

Các nghiên cứu địa vật lý mới nhất từ Đại học Vienna và Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Zurich (ETH Zurich) đã chỉ ra một hiện tượng đáng báo động: tốc độ tự quay của Trái Đất đang chậm lại với mức độ chưa từng thấy, có liên quan trực tiếp đến các hoạt động của con người gây biến đổi khí hậu. Theo dữ liệu được công bố trên tạp chí Journal of Geophysical Research: Solid Earth, trong giai đoạn từ năm 2000 đến 2020, độ dài của một ngày trên Trái Đất đã tăng thêm trung bình 1,33 mili giây mỗi thế kỷ. Tốc độ chậm lại này được xác định là nhanh nhất trong vòng 3,6 triệu năm qua, tương đương với thời kỳ cuối kỷ Pliocene.

Cơ chế chính dẫn đến hiện tượng "phanh" hành tinh này là sự tái phân bổ khối lượng toàn cầu, hệ quả của việc băng tan nhanh chóng tại các cực và các dòng sông băng trên núi cao. Khi lượng băng tập trung gần trục quay tan chảy, nước giải phóng sẽ đổ vào các đại dương và tập trung nhiều hơn ở khu vực xích đạo. Quá trình này tương tự như cách một vận động viên trượt băng nghệ thuật giảm tốc độ xoay bằng cách dang rộng hai tay, làm tăng mô-men quán tính của toàn bộ hành tinh và khiến vòng quay trở nên chậm chạp hơn.

Để định lượng hiện tượng này, các nhà khoa học, bao gồm Giáo sư Trắc địa Vũ trụ Benedikt Soya từ ETH Zurich và nhà nghiên cứu Mostafa Kiani Shahvandi từ Đại học Vienna, đã áp dụng một phương pháp tiếp cận mang tính đột phá. Họ đã tái dựng lại những biến động của mực nước biển trong quá khứ thông qua việc phân tích thành phần hóa học trong vỏ hóa thạch của các loài lỗ (benthic foraminifera) – những sinh vật biển đơn bào đóng vai trò là chỉ số cổ khí hậu. Việc sử dụng mô hình học sâu dựa trên vật lý (Physics-Informed Diffusion Model - PIDM) đã cho phép các chuyên gia phục hồi động lực học về độ dài ngày trong suốt kỷ Pleistocene và cuối kỷ Pliocene một cách chính xác.

Kết quả phân tích cho thấy không có chu kỳ băng hà nào trong suốt 2,6 triệu năm qua ghi nhận sự gia tăng độ dài ngày nhanh chóng như những gì đang diễn ra ở đầu thế kỷ XXI. Giáo sư Benedikt Soya nhấn mạnh rằng tốc độ thay đổi hiện nay là vô tiền khoáng hậu trong lịch sử địa chất suốt 3,6 triệu năm qua. Hơn nữa, các nhà khoa học dự báo rằng vào cuối thế kỷ này, yếu tố khí hậu gây chậm vòng quay có thể vượt qua cả lực hãm thủy triều của Mặt Trăng – vốn là yếu tố tự nhiên thống trị quá trình này trong suốt hàng tỷ năm lịch sử Trái Đất.

Mặc dù việc tăng độ dài ngày thêm một phần nhỏ của mili giây có vẻ không đáng kể đối với đời sống hàng ngày, nhưng nó lại gây ra những hệ quả kỹ thuật nghiêm trọng cho các hệ thống đòi hỏi độ chính xác cực cao. Các cơ sở hạ tầng quan trọng như định vị vệ tinh (bao gồm GPS), quan sát thiên văn và mạng lưới tài chính toàn cầu đều yêu cầu sự đồng bộ tuyệt đối giữa đồng hồ nguyên tử và dữ liệu về vòng quay của Trái Đất. Sai số tọa độ phát sinh từ sự chậm lại này có thể làm gián đoạn hoạt động của các hệ thống đã được hiệu chuẩn tỉ mỉ, gây ảnh hưởng đến tính an toàn và hiệu quả của công nghệ hiện đại.

Trong quá khứ, để điều chỉnh sự chênh lệch giữa thời gian nguyên tử và thời gian thiên văn, người ta đã đưa vào giây nhuận dương; tuy nhiên, theo một số dữ liệu, trong tương lai có thể cần phải áp dụng giây nhuận âm, tiềm năng là ngay vào năm 2026. Nghiên cứu này nhấn mạnh rằng biến đổi khí hậu không chỉ làm nóng bầu khí quyển mà còn đang gây ra những tác động có thể đo lường được lên các thông số vật lý cơ bản nhất của hành tinh. Điều này đòi hỏi các nhà hoạch định chính sách và kỹ sư phải tính đến những dịch chuyển địa vật lý sâu sắc này trong việc lập kế hoạch công nghệ và cơ sở hạ tầng toàn cầu trong tương lai.