Điều gì xảy ra nếu nhiệt độ Trái Đất tụt xuống còn -50 đến -100°C?

[BuddyUp]

Điều gì xảy ra nếu nhiệt độ Trái Đất tụt xuống còn -50 đến -100°C?

Nếu nhiệt độ toàn cầu tụt xuống còn -50 đến -100°C, biết trước một tháng có thể chuẩn bị được gì?
Lưu ý: Đây là bài viết giả định dựa trên các nguyên lý khí tượng học. Một số kết luận trong bài là suy luận của tác giả, chưa phải kết luận khoa học được kiểm chứng.

1. Hãy chuẩn bị sẵn quan tài đi.
Có lẽ người hỏi chưa hình dung được -100°C rốt cuộc đáng sợ đến mức nào. Cho đến nay, nhiệt độ thấp nhất từng được ghi nhận trên Trái Đất vẫn chưa chạm tới con số này, ngay cả ở vùng cực bắc, mức nhiệt -50°C cũng chỉ xuất hiện trong những đợt rét cực kỳ hiếm gặp.

Nhưng như người ta vẫn nói, bộ não có thể dùng khoa học để lý giải thì không còn là "hố đen tư duy". Vậy nếu xét dưới góc độ khí tượng học, giả sử tình huống trong câu hỏi thật sự xảy ra thì điều gì sẽ diễn ra? Thực tế còn đáng sợ hơn nhiều so với tưởng tượng của bạn.

2. Vậy -50 đến -100°C rốt cuộc có ý nghĩa gì?
Vì đề bài không nói rõ đây là nhiệt độ phân bố theo cách nào, nên tôi sẽ giả định đó là nhiệt độ trung bình: khu vực xích đạo thấp nhất đạt -50°C, còn hai cực xuống tới -100°C. Trong kịch bản này, gần như mọi giới hạn khí hậu từng tồn tại trên Trái Đất đều sẽ bị phá vỡ.

Theo các ghi chép khí tượng hiện nay, nhiệt độ trung bình năm tại xích đạo chưa bao giờ thấp hơn khoảng 15°C, ngay cả trong thời kỳ Trái Đất Quả Cầu Tuyết khắc nghiệt nhất, nhiệt độ khu vực xích đạo vẫn duy trì trên khoảng -10°C.

3. Snowball Earth
*Snowball Earth (Trái Đất Quả Cầu Tuyết) là giả thuyết cho rằng cách đây khoảng 700 triệu năm, gần như toàn bộ bề mặt Trái Đất từng bị băng bao phủ.

4. Các điều kiện thỏa mãn
Muốn biến xích đạo thành -50°C thì tối thiểu phải đồng thời thỏa mãn ba điều kiện vật lý ràng buộc lẫn nhau, tạo thành một "tam giác bất khả thi":
- Trước tiên, xác suất băng bao phủ toàn cầu phải tăng từ khoảng 30% hiện nay lên trên 80%, tức phần lớn bề mặt Trái Đất đều bị băng tuyết che phủ.
- Tiếp theo, nồng độ khí nhà kính trong khí quyển phải gần như bằng 0, không được giữ lại chút nhiệt nào.
- Đồng thời, lượng bức xạ Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất phải giảm trên 30%.

Mức thay đổi này vượt xa mọi biến động khí hậu từng xảy ra trong lịch sử. Ngay cả một vụ siêu núi lửa hay thiên thạch va chạm cũng không thể đạt tới.

Ngoài ra còn một điểm ít người để ý. Trong giả định "xích đạo -50°C, hai cực -100°C", mặc dù chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng vẫn tương đương hiện nay (khoảng 50°C), nhưng tính chất vật lý của khí quyển sẽ thay đổi hoàn toàn.

Mật độ không khí sẽ tăng mạnh, tốc độ truyền âm giảm xuống, đặc tính của dòng chảy khí quyển cũng thay đổi tận gốc, đến mức nhiều quy luật khí tượng học hiện nay sẽ không còn áp dụng được nữa. Lượng mưa ở vùng cực giảm xuống dưới 0,1 mm, gần như toàn bộ nước đều tồn tại dưới dạng băng.

Tình huống thỏa mãn 3 điều kiện này là Trái Đất bị văng ra khỏi hệ Mặt trời vào không gian tối & lạnh

5. Sự thay đổi của hoàn lưu Hadley*
Trong điều kiện như vậy, toàn bộ hệ thống hoàn lưu khí quyển sẽ sụp đổ. Hầu như mọi kiến thức khí tượng hiện nay đều trở nên vô nghĩa, cơ chế vận chuyển nhiệt toàn cầu bị xóa bỏ, còn cấu trúc động lực học của khí quyển sẽ phải hình thành lại từ đầu.

Điều thay đổi quan trọng nhất là động cơ nhiệt của khí quyển gần như bị đảo ngược hoàn toàn.

Hiện nay, hoàn lưu Hadley* được duy trì nhờ dòng khí nóng bốc lên mạnh ở vùng xích đạo, được thúc đẩy bởi chênh lệch khoảng 20°C giữa xích đạo và cận nhiệt đới.
* Hoàn lưu Hadley là vòng tuần hoàn không khí quy mô lớn đưa nhiệt từ vùng xích đạo lên các vĩ độ cao hơn, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành khí hậu Trái Đất.

Trong môi trường giả định này, do mật độ không khí tăng đáng kể, muốn khởi động đối lưu sẽ cần gradient nhiệt độ lên tới khoảng 15°C/km, tức hơn gấp đôi hiện nay.

Điều đó có nghĩa là dòng khí bốc lên ở xích đạo gần như sẽ dừng hẳn. Hoàn lưu khí quyển có thể đảo ngược hoàn toàn.

Ở vùng cực có thể xuất hiện dòng khí bốc lên yếu do tương đối "ấm hơn", tạo thành hoàn lưu ngược. Tuy nhiên khối lượng không khí của nó chỉ bằng khoảng 3-5% hoàn lưu Hadley hiện nay, gần như không thể vận chuyển nhiệt lượng trên quy mô toàn cầu.

6. Sự thay đổi của Jet Stream
Đồng thời, dòng tia Tây ôn đới (Jet Stream)* sẽ suy yếu mạnh và hạ thấp độ cao. Theo nguyên lý cân bằng gradient gió, khi chênh lệch nhiệt độ giữa các vĩ độ từ 90°C giảm xuống còn khoảng 50°C, tốc độ cực đại của dòng tia sẽ giảm gần một nửa.
*Jet Stream (dòng tia) là các dải gió rất mạnh ở tầng cao khí quyển, có ảnh hưởng lớn đến thời tiết toàn cầu.

Bề dày tầng đối lưu có thể giảm từ khoảng 12 km xuống còn 8-10 km, còn đỉnh tầng bình lưu có thể tăng từ khoảng 60 km lên trên 90 km. Tốc độ gió giảm mạnh khiến toàn bộ hệ thống thời tiết di chuyển chậm đi đáng kể.

7. Sự thay đổi của xoáy cực
Ngoài ra, xoáy cực sẽ bước vào trạng thái tăng cường gần như vĩnh viễn.
*Xoáy cực là vùng áp suất thấp khổng lồ chứa không khí cực lạnh bao quanh Bắc Cực hoặc Nam Cực.
Trong môi trường -100°C, cường độ xoáy cực có thể mạnh gấp đôi hiện nay, phạm vi mở rộng từ khoảng vĩ tuyến 60° xuống tận 45°. Sóng Rossby gần như không thể phá vỡ cấu trúc của nó, khiến xoáy cực cực kỳ ổn định, đồng thời cũng ngăn cản mạnh sự lan truyền của sóng hành tinh, tạo thành vòng phản hồi "xoáy cực càng mạnh - dao động càng yếu".

 

[BuddyUp]

8. Sự thay đổi của cấu trúc khí quyển
Cuối cùng là cấu trúc thẳng đứng của khí quyển cũng thay đổi rất lớn. Độ dày tầng đối lưu chỉ còn khoảng 8-10 km.

Trên phạm vi toàn cầu sẽ hình thành lớp nghịch nhiệt gần mặt đất mạnh gấp năm lần hiện nay. Điều này làm thay đổi hoàn toàn quá trình hình thành mây. Mọi đám mây đều chuyển thành tinh thể băng, toàn bộ lượng mưa chỉ còn là tuyết hoặc tinh thể băng.

Lớp bình lưu sẽ dày hơn, còn khả năng tán xạ ánh sáng suy giảm đáng kể. Bầu trời có thể chuyển sang màu xanh lam đậm bất thường, tối hơn nhiều so với hiện nay.

9. Phản ứng dây chuyền
Sự biến đổi cực đoan của hoàn lưu khí quyển mới chỉ là khởi đầu. Tiếp theo sẽ là phản ứng dây chuyền của đại dương, chu trình hóa học và cân bằng bức xạ, cuối cùng đẩy Trái Đất vào trạng thái Trái Đất Quả Cầu Tuyết ổn định.

Trước tiên, hoàn lưu đại dương gần như ngừng hoạt động. Nhiệt độ mặt biển xuống dưới -50°C sẽ khiến băng biển dày lên nhanh chóng. Ở vùng xích đạo băng có thể dày 10-20 m, còn vùng cực thậm chí vượt quá 50 m.

Lớp băng toàn cầu này khiến hiệu suất trao đổi nhiệt giữa đại dương và khí quyển giảm xuống chỉ còn khoảng 0,1% hiện nay.

Dòng hải lưu do chênh lệch nhiệt độ điều khiển gần như biến mất. Quá trình hình thành Nước sâu Bắc Đại Tây Dương (North Atlantic Deep Water) bị dừng hoàn toàn, quá trình hình thành nước sâu ở Nam Cực cũng bị gián đoạn, khiến băng chuyền hải dương toàn cầu rơi vào trạng thái đình trệ.
*Băng chuyền hải dương toàn cầu (Global Ocean Conveyor Belt) là hệ thống hải lưu sâu vận chuyển nhiệt và vật chất giữa các đại dương trên toàn thế giới

10. Phản ứng hóa học
Sau đó, chu trình hóa học của Trái Đất cũng gần như dừng lại. Quang hợp hầu như chấm dứt hoàn toàn.

Các enzyme chủ chốt sẽ mất hoạt tính ở dưới -10°C. Điều đó đồng nghĩa tốc độ trao đổi CO₂ giữa khí quyển và đại dương giảm xuống gần bằng 0; chu trình cacbon, chu trình nước và nhiều chu trình địa hóa quan trọng khác cũng gần như biến mất.

Phong hóa do gió cũng dừng lại. Cuối cùng là cân bằng bức xạ bước vào giai đoạn suy thoái nghiêm trọng.

Suất phản xạ (albedo) của Trái Đất tăng từ khoảng 30% lên gần 90%.
Chú thích: Albedo (suất phản xạ) là tỷ lệ bức xạ Mặt Trời bị bề mặt Trái Đất phản xạ trở lại không gian.

Do nhiệt độ trung bình toàn cầu giảm khoảng 20 K nên bức xạ hồng ngoại phát ra từ Trái Đất giảm từ khoảng 380 W/m² xuống còn khoảng 130 W/m².

Mọi người có thể chưa hình dung được điều đó có ý nghĩa gì, nhưng nếu Trái Đất thật sự hạ xuống mức nhiệt như giả định thì theo lý thuyết, quá trình giảm nhiệt vẫn sẽ tiếp tục, bởi vòng phản hồi dương mạnh đã hình thành và rất khó dừng lại trong thời gian ngắn.

11. Thay đổi hệ sinh thái
Trong những điều kiện đó, hệ thống khí hậu và hệ sinh thái toàn cầu sẽ sụp đổ hoàn toàn. Hoàn lưu khí quyển rơi vào trạng thái hỗn loạn chưa từng có, thậm chí có khả năng mất ổn định.

Môi trường sinh thái của Trái Đất sẽ trở nên vô cùng khắc nghiệt, thậm chí còn có thể sánh ngang với Sao Hỏa. Hơn 99,99% sinh vật sẽ biến mất, kéo theo một cuộc đại tuyệt chủng nghiêm trọng.

12. Cần chuẩn bị gì nếu sự kiện này xảy ra?
Vì vậy, trong tình huống này, cho dù bạn biết trước một tháng thì cũng có thể làm được gì?

Đây không còn là thảm họa mà con người có thể chống lại. Đây không còn là sự diệt vong của nhân loại, mà là sự diệt vong của cả hành tinh.

Biết trước một tháng, việc duy nhất bạn có thể chuẩn bị... là chuẩn bị một cỗ quan tài. Ngay cả khi toàn bộ nhân loại đều được báo trước một tháng, thì cũng chỉ là chuẩn bị khoảng 8 tỷ cỗ quan tài và 8 tỷ bia mộ mà thôi.

Ngoài điều đó ra, không còn cách nào khác.

13.
Trong nhiều trường hợp, câu nói "con người nhất định sẽ chiến thắng thiên nhiên" thực chất chỉ là một trò cười.

Nếu kịch bản này thật sự xảy ra thì cho dù toàn nhân loại biết trước 1 năm, 10 năm hay thậm chí 100 năm cũng chẳng thay đổi được gì. Đây không phải là thảm họa mà nền văn minh hiện tại của chúng ta có thể chống đỡ. Muốn kiểm soát khí hậu của hành tinh mẹ, trình độ văn minh ít nhất cũng phải vượt văn minh cấp I*, trong khi nền văn minh của loài người hiện nay chỉ khoảng cấp 0,7, tức mới hoàn thành khoảng 0,18% trên con đường tiến tới cấp I.
*"Văn minh cấp I" là cách phân loại theo thang Kardashev, trong đó một nền văn minh cấp I có thể khai thác và kiểm soát toàn bộ năng lượng sẵn có trên hành tinh của mình.

14.
Về lý thuyết, nếu biết trước 100 năm thì vẫn còn kịp xây dựng một số hầm trú ẩn để ít nhất một bộ phận con người có thể cầm cự mà sống sót.

Nhưng vấn đề là: làm sao khiến cả xã hội tin rằng 100 năm sau sẽ xảy ra một đại thảm họa như vậy?
Mà kể cả có tin đi nữa thì ai sẽ được sống, ai sẽ phải chết?

15.
Có chuẩn bị cũng vô ích thôi. Nếu nhiệt độ thấp nhất xuống còn từ -50 đến -100°C, thì dù có xây được hầm trú ẩn cũng chẳng giải quyết được vấn đề. Đến lúc ấy, quá trình quang hợp sẽ ngừng hoàn toàn. Vậy chúng ta sẽ lấy gì để ăn, lấy gì để uống, lấy gì để sử dụng?

Thậm chí ngay cả khí CO₂ trong không khí cũng sẽ đóng băng thành băng khô.
*Băng khô là CO₂ ở trạng thái rắn, hình thành ở khoảng -78,5°C dưới áp suất khí quyển tiêu chuẩn.

16.
Thế cho hỏi thêm một câu: nếu chuyện này thật sự đã xảy ra, thì chỉ dựa vào nhiệt lượng của chính Trái Đất và bức xạ nhiệt từ Mặt Trời, liệu Trái Đất có thể tự phục hồi được không?

- Nếu kịch bản này thật sự xảy ra thì chỉ dựa vào nhiệt lượng của Trái Đất và bức xạ Mặt Trời sẽ không thể cứu vãn trong thời gian ngắn được. Bởi để đạt tới điều kiện như giả định vốn đã cực kỳ khắc nghiệt. Nếu nó thật sự xảy ra thì điều đó đồng nghĩa bản thân Mặt Trời đã gặp vấn đề rất nghiêm trọng. Trong điều kiện bình thường, cường độ bức xạ Mặt Trời không thể đột ngột giảm tới 30%.

- Nếu nguyên nhân khiến Trái Đất lạnh đi không xuất phát từ chính Trái Đất, thì điều đó chỉ càng tuyệt vọng hơn: chính Mặt Trời đã xảy ra vấn đề.