Một số nhà vật lí tin rằng những biến đổi của khí hậu trên Trái đất có thể giải thích một phần lớn bởi những biến đổi ở thông lượng tia vũ trụ đi tới Trái đất. Những sự biến đổi này xảy ra khi hệ mặt trời đi vào và đi ra khỏi những cánh tay xoắn ốc của thiên hà của chúng ta – những sự đi qua dường như có tương quan gần gũi với tính chu kì của các kỉ nguyên băng hà. Tuy nhiên, nghiên cứu mới dựa trên mô hình gần đây của cấu trúc và chuyển động của những cánh tay xoắn ốc tìm thấy chẳng có mối tương quan nào như vậy cả.
Năm 2003, các nhà vật lí Nir Shaviv và Ján Veizer đã báo cáo một mối tương quan gần gũi giữa chuyển động của hệ mặt trời trong Dải Ngân hà và những biến đổi của khí hậu trên Trái đất. Họ nhận thấy hệ mặt trời đi qua một trong bốn cánh tay xoắn ốc của thiên hà khoảng chừng mỗi 140 triệu năm một lần, và những lần giao nhau này tương ứng với các cực đại của những kỉ nguyên băng hà liên tiếp và các thăng giáng ở hàm lượng oxygen-18 trong các hóa thạch – cái có liên quan đến nhiệt độ. Cả hai biến số khí hậu ấy còn biến đổi với chu kì khoảng 140 triệu năm.
Để giải thích một mối liên hệ như vậy, các nhà nghiên cứu lưu ý thấy tỉ lệ sao siêu mới cục bộ càng cao sẽ dẫn tới thông lượng tia vũ trụ càng lớn khi hệ mặt trời đi qua những cánh tay xoắn ốc của Dải Ngân hà, vốn là những vùng dày đặc sao và khí bên trong thiên hà. Nhà vật lí Henrik Svensmark đề xuất rằng các hạt sơ cấp tạo ra bởi những tia vũ trụ này khi chúng đi qua khí quyển có thể giúp hình thành nhân ngưng tụ cho các đám mây, với sự hình thành những đám mây tầng thấp càng nhiều sẽ chặn mất càng nhiều ánh sáng mặt trời lại và vì thế làm Trái đất lạnh đi. Giả thuyết này dễ gây tranh cãi, vì những áp dụng của nó cho sự hiểu biết của chúng ta về sự ấm lên toàn cầu.
Nay các nhà vật lí Adrian Melott và Andrew Overholt thuộc trường đại học Kansas và Martin Pohl thuộc trường đại học Bang Iowa ở Mĩ vừa tiến hành một nghiên cứu mới về mối liên hệ giả thuyết giữa chuyển động trong thiên hà của hệ mặt trời và sự biến đổi khí hậu và tìm thấy mối tương quan đó chẳng hề tồn tại.
Cái nhìn mới về Dải Ngân hà
Họ xây dựng nghiên cứu của mình trên một mô hình mới của thiên hà tạo ra hồi năm ngoái bởi nhà thiên văn học Peter Englmaier, người đã sử dụng sự phân bố của các phân tử carbon monoxide trong Dải Ngân hà, theo số liệu hồng ngoại thu thập bởi sứ mệnh Spitzer của NASA tiết lộ, để lần ra cấu trúc của những cánh tay xoắn ốc. Englmaier nhận thấy những cánh tay đó phân nhánh ở những góc khác nhau và do đó thiên hà có một hình dạng khá bất đối xứng.
Trong lúc sử dụng mô hình này để nghiên cứu khi Mặt trời giao nhau với những cánh tay thiên hà, nhóm của Melott cũng cần phải biết những xoắn ốc đó chuyển động nhanh như thế nào (tốc độ chuyển động của hệ mặt trời thì đã được biết rõ). Hình ảnh xoắn ốc truyền đi trong vật chất thiên hà giống hệt như sóng âm truyền trong không khí, và tốc độ truyền của nó được tìm thấy bằng cách đo tốc độ những cụm sao mới chào đời chuyển động ra xa khỏi những cánh tay xoắn ốc, nơi chúng được tạo ra.
Kết hợp số liệu tốc độ chuyển động này với vị trí bất đối xứng của các xoắn ốc trong mô hình của Englmaier, các nhà nghiên cứu nhận thấy khoảng cách và, do đó, thời gian giữa những lần giao nhau liên tiếp của hệ mặt trời với các xoắn ốc không phải không đổi, và vì thế chẳng có mối tương quan nào với những kỉ nguyên băng giá trên Trái đất. Họ phát hiện thấy kết quả này vẫn duy trì trong một ngưỡng rộng của tốc độ truyền các xoắn ốc.
Còn mặt phẳng thiên hà thì sao ?
Pohl chỉ ra rằng, nói đại khái, nghiên cứu này chỉ bác bỏ một mối tương quan giữa khí hậu và những những chuyến đi qua cánh tay xoắn ốc, và có lập luận cho rằng chuyển động của Mặt trời đi vào và đi ra khỏi mặt phẳng thiên hà có thể có những tác động trên Trái đất.
Tuy nhiên, Svensmark tin rằng bản thân mối tương quan cánh tay xoắn ốc vẫn tồn tại. Ông nói phân tích bởi Melott và các cộng sự có trục trặc ở chỗ xác định vị trí của những cánh tay xoắn ốc và còn đặt giả thuyết sai lầm rằng toàn bộ các mẫu xoắn ốc chuyển động ở một tốc độ. “Công trình mới nhất này không khiến tôi xét lại mối liên hệ giữa động lực học thiên hà và khí hậu trên Trái đất”, ông thêm.