Nghiên cứu mới cho thấy Trái Đất đang dần tròn hơn ở phần đá rắn, chủ yếu do băng ở hai cực tan chảy. Những thay đổi tưởng chừng rất nhỏ này có thể trở thành manh mối giúp các nhà khoa học đánh giá tác động của biến đổi khí hậu.
Hình ảnh Trái Đất từ chuyến bay ngang qua của tàu Artemis II hồi tháng 4. (Ảnh: JSC)
Do chuyển động quay, Trái Dất vốn hơi dẹt ở hai cực và phình ra tại đường xích đạo. Dữ liệu mới cho thấy phần đá rắn của hành tinh đang dần thay đổi hình dạng: các vùng cực nâng lên, trong khi phần phình ra ở xích đạo thu hẹp lại. Quá trình này diễn ra nhanh hơn so với những năm cuối thế kỷ 20.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí JGR Solid Earth, sử dụng dữ liệu từ Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS) để theo dõi sự thay đổi hình dạng Trái Đất theo thời gian. Phương pháp này cho phép đo đạc trực tiếp chuyển động của bề mặt hành tinh, nhưng vẫn có những hạn chế. Các trạm GNSS ở gần Bắc Cực và Nam Cực còn thưa thớt, trong khi việc thu thập dữ liệu tại những vùng biển xa xôi cũng khó khăn do thiết bị thường phải được đặt trên các phao nổi.
Để khắc phục những hạn chế đó, Christoforos Kotsakis, giáo sư trắc địa tại Đại học Aristotle (Hy Lạp), đã phát triển phương pháp mới nhằm phân tích dữ liệu GNSS và xác định chính xác hơn những thay đổi trên bề mặt Trái đất.
Kết quả cho thấy trong giai đoạn 2011-2015, các vùng cực nâng lên và phần phình ở xích đạo thu hẹp với tốc độ tương đương khoảng 1 mm mỗi năm. Con số này lớn hơn đáng kể so với giai đoạn 1997-2000, khi tốc độ thay đổi chỉ vào khoảng 0,5 mm mỗi năm. Theo các phép tính của nghiên cứu, tốc độ Trái Đất trở nên tròn hơn đã tăng khoảng 0,4 mm mỗi năm qua mỗi thập kỷ.
Xét trên quy mô hành tinh, mức thay đổi này rất nhỏ. Đường kính Trái Đất tại xích đạo vào khoảng 12.756 km. Những biến động chỉ vài phần milimét mỗi năm vẫn có ý nghĩa khoa học, bởi chúng phản ánh những quá trình đang diễn ra bên trong và trên bề mặt hành tinh.
Băng tan đang làm thay đổi hình dạng Trái Đất như thế nào?
Theo Kotsakis, nguyên nhân chính là sự tan chảy của các khối băng ở hai cực. Khi băng tan, áp lực đè lên lớp vỏ Trái đất giảm xuống, khiến lớp vỏ từ từ nâng lên. Ông ví quá trình này giống như khối bột bánh mì phồng trở lại sau khi bị ấn lõm.
Trong khi đó, nước tan từ các khối băng phân bố lại trên đại dương, làm tăng khối lượng nước ở những khu vực gần xích đạo. Sự phân bố khối lượng này tạo thêm áp lực lên bề mặt rắn tại đây, góp phần làm giảm độ phình của hành tinh ở vùng xích đạo.
Khi xét cả Trái Đất rắn và đại dương như một hệ thống thống nhất, kết quả lại khác. Hành tinh tổng thể đang trở nên dẹt hơn với tốc độ khoảng 0,8 mm mỗi năm, do nước biển dịch chuyển về phía xích đạo khiến phần đại dương phình ra ở khu vực này. Hiệu ứng do khối lượng nước tạo nên lớn hơn xu hướng tròn hơn đang diễn ra ở phần đá rắn bên dưới.
Những biến đổi về sự phân bố khối lượng trên Trái Đất còn có thể ảnh hưởng đến tốc độ quay của hành tinh. Một số nghiên cứu khác cũng cho thấy các quá trình liên quan đến băng tan và sự dịch chuyển nước biển đang góp phần làm chậm vòng quay của Trái Đất.
Theo dõi hình dạng Trái Đất để hiểu rõ hơn về biến đổi khí hậu
Ngoài dữ liệu vệ tinh định vị, các nhà khoa học còn sử dụng những thay đổi trong trường trọng lực để nghiên cứu sự phân bố khối lượng trên hành tinh. Trường trọng lực biến đổi tùy theo lượng vật chất tại từng khu vực, vì vậy có thể cung cấp thêm thông tin về quá trình băng tan và sự dịch chuyển của nước biển.
Kotsakis nhận thấy kết quả từ các phép đo GNSS và dữ liệu trường trọng lực không hoàn toàn trùng khớp. Điều này cho thấy hình dạng bề mặt và trường trọng lực của Trái đất không phải lúc nào cũng thay đổi đồng bộ.
Dù vậy, hai phương pháp vẫn có thể bổ trợ cho nhau, giúp các nhà khoa học theo dõi những tác động quan trọng của biến đổi khí hậu, đặc biệt là sự tan chảy của các khối băng ở Greenland và Nam Cực cũng như sự phân bố lại nước biển.
