Bí ẩn thế kỉ được giải đáp: Sét hình thành do đâu?

(Dân trí) - Sét là hiện tượng quen thuộc trên bầu trời mỗi khi xảy ra giông bão, nhưng nguồn gốc của chúng là điều đã khiến giới khoa học đau đầu suốt hàng thế kỉ.

Trong nhiều thế kỷ, tia sét luôn là một hiện tượng tự nhiên đầy bí ẩn, được lý giải bằng các truyền thuyết thần thoại.

Dù khoa học hiện đại đã xác định sét là dòng điện khổng lồ phóng qua không khí, nhưng nguồn gốc sâu xa của nó vẫn là một câu hỏi lớn.

Giờ đây, một nhóm nhà khoa học quốc tế do Đại học Penn State (Mỹ) dẫn đầu đã công bố lời giải đáp, hé lộ một chuỗi phản ứng phức tạp và im lặng diễn ra bên trong đám mây trước khi tia sét thực sự xuất hiện.

Theo nghiên cứu mới nhất trên Tạp chí Nghiên cứu Địa vật lý: Khí quyển, tia sét không phải là một cú phóng điện đột ngột.

Thay vào đó, quá trình này bắt đầu từ các tia vũ trụ – những hạt năng lượng cao từ không gian va chạm với khí quyển Trái Đất.

Khi các tia này xuyên qua đám mây dông, chúng tạo ra các electron chuyển động nhanh. Trong môi trường điện trường mạnh của mây (hình thành do va chạm giữa các hạt băng và nước), các electron này tiếp tục được gia tốc, đâm vào các phân tử không khí như nitơ và oxy, sản sinh ra tia X và các photon năng lượng cao.

Quá trình này được ví như một trận "tuyết lở dạng hạt", nơi một hạt ban đầu kích hoạt sự hình thành hàng loạt hạt mới, cuối cùng dẫn đến sự hình thành tia sét.

Điều đáng chú ý là toàn bộ phản ứng này diễn ra mà không có ánh sáng hay tiếng sấm, khiến con người không hề hay biết cho đến khi tia sét thực sự đánh xuống.

Giáo sư Victor Pasko, trưởng nhóm nghiên cứu, khẳng định: "Đây là lần đầu tiên chúng tôi có một mô hình định lượng đầy đủ giải thích hiện tượng sét hình thành trong tự nhiên, kết nối giữa tia X, electron và trường điện trong đám mây."

Để kiểm chứng giả thuyết, nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô phỏng máy tính kết hợp với dữ liệu thực tế từ vệ tinh, cảm biến mặt đất và máy bay chuyên dụng.

Kết quả cho thấy mô hình phù hợp hoàn toàn với các quan sát thực địa, đặc biệt là hiện tượng chớp tia gamma trên mặt đất – những tia bức xạ cực mạnh thường xuất hiện trong giông bão nhưng không kèm theo sấm sét hay ánh sáng.

Điều này lý giải vì sao có những vụ "sét đánh" mà không hề thấy chớp lóe, bởi các phản ứng xảy ra trong thể tích rất nhỏ, đôi khi chỉ tạo ra tia X yếu ớt mà mắt thường không thấy, tai người không nghe.

Mô hình này, được nhóm gọi là "Phóng điện Phản hồi Quang điện" (Photoelectric Feedback Discharge), lần đầu tiên được công bố vào năm 2023 và nay đã được kiểm chứng.

Phát hiện này không chỉ làm sáng tỏ một hiện tượng tự nhiên quen thuộc mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới về tác động của vũ trụ đến khí hậu Trái Đất, cũng như sự tương tác giữa các hạt cơ bản và môi trường điện từ tự nhiên.

Đây là một bước tiến quan trọng, hứa hẹn ứng dụng vào dự báo thời tiết, cảnh báo thiên tai và an toàn hàng không.