Dùng argon phát hiện biến đổi khí hậu

Dòng biển nóng đi qua Đại Tây Dương.

Đồng vị hiếm Ar-39 được sinh ra trong khí quyển, rồi rơi xuống biển. Do tốc độ phân rã không đổi, nên ở những độ sâu khác nhau, khối lượng của đồng vị này sẽ phản ánh chính xác thời gian tồn tại của nó kể từ khi ở trên mặt biển. Từ đó, người ta có thể đo được biến động của Vòng hoàn lưu đại dương - yếu tố quyết định đến khí hậu.

Đồng vị hiếm argon-39 (³⁹Ar) được tạo ra trong khí quyển, sau khi các tia vũ trụ bắn phá đồng vị thông thường ⁴⁰Ar. Trước đây, để đếm các nguyên tử ³⁹Ar trong nước biển, các nhà khoa học cần hàng nghìn lít nước và mất vài tháng để xử lý. Nay, Philippe Collon, một nhà vật lý học hạt nhân tại New York và cộng sự đã tìm ra kỹ thuật mới, có thể đo nồng độ của đồng vị này chỉ trong 10 lít nước, và mất vài giờ. 

Nhờ kỹ thuật mới, họ xác định được sự có mặt của 1 nguyên tử argon-39 trong 10 triệu tỷ nguyên tử khác (tương tự như việc nhận ra 1 lít nước trong chiếc hồ Michigan đường kính 450 km ở châu Mỹ).

Do tốc độ phân rã của argon-39 không đổi, nên ở những độ sâu khác nhau trong lòng đại dương, khối lượng của đồng vị này sẽ phản ánh chính xác thời gian tồn tại của nó, kể từ khi rơi xuống mặt biển. Căn cứ vào đó, người ta có thể lấy mẫu từ dưới đáy sâu, tìm ra bằng chứng về những dòng hải lưu của Vòng hoàn lưu đại dương và sự thay đổi của chúng theo thời gian - những yếu tố có ảnh hưởng to lớn tới khí hậu.

Vòng hoàn lưu đại dương

Vòng hoàn lưu đại dương là một chu trình tuần hoàn nước khổng lồ, trải rộng trên hầu hết các đại dương thế giới: Trong đó, lớp nước lạnh chảy theo hướng bắc - nam ở dưới đáy biển, còn trên bề mặt, lớp nước ấm lại trôi theo một hướng khác. Một chu kỳ như vậy hoàn tất trong khoảng 1.000 năm. Nước trong vòng hoàn lưu này mang theo nhiều nhiệt của trái đất, điều đó khiến nó có vai trò quyết định tới khí hậu. Một ví dụ về tầm quan trọng của nó là việc băng tan sau thời kỳ Băng hà gần đây nhất, đã khiến vòng hoàn lưu ngừng lại, gây ra những biến động đột ngột và to lớn đối với khí hậu. 

Theo các nhà nghiên cứu, chu kỳ bán rã của ³⁹Ar - 269 năm - rất thuận lợi trong việc đo đạc những biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, argon không giải quyết được mọi vấn đề của đại dương học. Vẫn còn những câu hỏi như liệu ³⁹Ar có được tạo ra với tốc độ không đổi trong khí quyển? Nếu không, thì việc đo đạc các biến động trong đại dương của nó có thể chẳng có mối liên quan trực tiếp nào tới Vòng hoàn lưu đại dương.

B.H. (theo Nature)