Một cơn bão từ Mặt Trời có thể gây ra "khoảnh khắc tận thế", khi cả Internet và hệ thống GPS toàn cầu sụp đổ

Kéo theo đó có thể là sự tắc nghẽn của chuỗi cung ứng toàn cầu, mạng lưới giao thông vận tải và cả hệ thống tài chính.

Khoảng không gian giữa Trái Đất và Mặt Trời đã im lặng hơn 3 thập kỷ. Điều này khiến nhiều nhà khoa học lo ngại xác suất xảy ra một cơn bão Mặt Trời đang ngày một tăng cao. Lần cuối cùng Trái Đất phải hứng chịu một đợt gió Mặt Trời lớn là vào năm 1989, lần đó, nó đã làm sập hệ thống điện ở vùng đông bắc Canada trong 9 tiếng đồng hồ.

Các đường truyền Internet quốc tế chưa quá phát triển để có thể bị ảnh hưởng vào năm 1989. Nhưng các nhà khoa học cảnh báo trong cơn bão Mặt Trời tiếp theo, nó có thể trở thành mục tiêu dễ bị thiệt hại.

Tại Hội nghị truyền thông SIGCOMM 2021 vừa diễn ra trực tuyến, Sangeetha Abdu Jyothi, một nhà nghiên cứu tại Đại học California đã trình bày một báo cáo có tựa đề "Siêu bão Mặt Trời: Lập kế hoạch cho Ngày tận thế Internet".

Trong đó, Jyothi đã chỉ ra sự mong manh của hệ thống Internet toàn cầu dưới tác động của bão Mặt Trời. "Cơ sở hạ tầng của chúng ta không được thiết kế để chuẩn bị cho một sự kiện rối loạn năng lượng mặt trời trên quy mô lớn", cô nói.

Vì vậy, cũng giống như hệ thống y tế không được chuẩn bị cho một đại dịch như COVID-19, mức độ thiệt hại của hệ thống Internet trong một sự kiện siêu bão Mặt Trời có thể sẽ rất thảm khốc. Kéo theo đó có thể là sự sụp đổ của chuỗi cung ứng toàn cầu, mạng lưới giao thông vận tải và cả hệ thống tài chính đang phụ thuộc vào tín hiệu vệ tinh GPS.

Điều gì đã xảy ra trong 3 cơn bão Mặt Trời gần nhất?

Một trong những nguyên nhân tạo ra bão Mặt Trời được gọi là sự kiện phóng trào nhật hoa. Trong đó, một khối lượng plasma lớn kèm theo từ trường của nó được giải phóng vào không gian, tạo thành các đợt gió mặt trời có thể ảnh hưởng tới Trái Đất.

Các hạt mang điện trong plasma này chủ yếu là electron và proton có thể tạo ra bão địa từ phá vỡ từ quyển hành tinh, làm gián đoạn sóng vô tuyến vệ tinh, các thiết bị truyền tải điện mặt đất và gây thiệt hại trên diện rộng.

Mặc dù vậy, các sự kiện phun trào nhật hoa này hiếm khi được ghi nhận. Ba cơn đợt bão Mặt Trời lớn nhất ảnh hưởng tới Trái Đất gần đây xảy ra vào các năm 1859, 1921 và 1989.

Trong sự kiện đầu tiên được gọi là "Sự kiện Carrington", bão Mặt Trời đã khiến cực quang xuất hiện ở ngay đường xích đạo gần Colombia. Tài liệu ghi lại một khoảng thời gian mà la bàn mất tác dụng và quay điên cuồng. Tuy nhiên, đó là khoảng thời gian lưới điện hiện đại chưa được xây dựng, cho nên sự ảnh hưởng không được được ghi nhận.

Tới năm 1921, một sự kiện bão Mặt Trời khác cuối cùng đã cho thấy nó có thể gây ra nhiễu loạn địa từ và phá vỡ cơ sở hạ tầng của mạng lưới điện. Đường dây điện báo đã bị vô hiệu hóa trong khoảng thời gian đó.

Năm 1989, một cơn bão Mặt Trời có cường độ không lớn nhưng vẫn có thể đánh sập lưới điện ở Hydro-Québec và khiến toàn bộ vùng đông bắc Canada bị mất điện trong 9 tiếng đồng hồ.

Nhưng kể từ khi chúng ta xây dựng được một hệ thống cơ sở hạ tầng Internet hiện đại, chưa có một cơn bão Mặt Trời lớn nào xuất hiện. Do đó, các nhà khoa học không biết được liệu quy mô thiệt hại mà một sự kiện như vậy có thể gây ra cho hệ thống Internet trên thế giới sẽ lớn tới đâu?

Siêu bão Mặt Trời có để đánh sập mạng lưới Internet toàn cầu

Trên thực tế, các đường truyền cáp quang dưới đáy biển bị ảnh hưởng khá dễ bởi bão Mặt Trời. Mặc dù các đường cáp quang khó có thể bị đứt bởi dòng điện cảm ứng địa từ, nhưng điểm yếu của hệ thống Internet xuyên lục địa là ở các bộ lặp lại.

Để có thể truyền tải nguyên vẹn tín hiệu qua khoảng cách dài, các đường cáp quang cần có các bộ khuyếch đại và phát lặp lại tín hiệu mỗi 50-150 km. Các bộ lặp lại này có linh kiện điện tử rất dễ bị lỗi dưới bão Mặt Trời. Tích lũy đủ lỗi trong bộ lặp lại có thể khiến đường truyền cáp quang bị đứt.

Abdu Jyothi cho biết hiểu biết của các nhà khoa học về bão Mặt Trời có thể dự đoán cho chúng ta biết những khu vực nào trên Trái Đất dễ bị ảnh hưởng để lên kịch bản chuẩn bị.

Cụ thể đối với các sự kiện phun trào nhật hoa lớn, các khu vực có vĩ độ cao và gần cực từ của Trái Đất sẽ chịu tác động nhiều hơn. Ví dụ như các đường cáp quang biển băng qua qua Đại Tây Dương và Thái Bình Dương có thể bị ảnh hưởng ngay cả với các cơn bão Mặt Trời vừa phải.

Ở Châu Á, các tuyến cáp quang xuyên biển thường ngắn và tập trung nhiều ở vùng xích đạo như Singapore. Điều đó nghĩa là khu vực này khá an toàn.

Tuy nhiên, hệ thống Internet quốc tế hiện nay được xây dựng với giao thức liên tục. Có nghĩa là khi một con đường bị đứt, dữ liệu sẽ được chuyển hướng sang các tuyến đường khác. Vì vậy, ngay cả một khu vực không bị ảnh hưởng bởi bão Mặt Trời cũng có thể phải chịu tác động gián tiếp từ những khu vực khác bị ảnh hưởng.

Tốc độ Internet trên toàn cầu nói chung sẽ tụt giảm đáng kể trong khoảng thời gian cơn bão Mặt Trời xuất hiện.

Mạng lưới vệ tinh sụp đổ có thể dẫn đến một khoảnh khắc giống như tận thế

Đối với hệ thống Internet vệ tinh và định vị GPS, bão Mặt Trời thậm chí còn có thể gây ra thiệt hại sớm và nặng nề hơn thế. Từ trường nhiễu loạn từ gió plasma hoàn toàn có thể đánh sập toàn bộ các chức năng của vệ tinh.

GPS sụp đổ sẽ kéo theo sự sụp đổ của hệ thống hàng hải và hàng không đang phụ thuộc vào nó. Và nó không phải chỉ là vấn đề bản đồ.

Nhiều hệ thống ngân hàng và tài chính trên thế giới cũng đang sử dụng dữ liệu từ vệ tinh GPS để đồng bộ thời gian giao dịch. Sự sụp đổ của hệ thống GPS, hay thậm chí chỉ một chút gián đoạn trong đó cũng có thể gây ra ảnh hưởng nặng nề.

Mất vệ tinh cũng đồng nghĩa với các đài truyền hình, đài phát thanh và nhà mạng điện thoại sử dụng tín hiệu vệ sinh sẽ mất sóng. Nó có vẻ giống như một ngày tận thế thực sự, nếu có một cơn bão Mặt Trời lớn quét qua Trái Đất.

"Con người hiện không có bất kỳ kế hoạch nào để đối phó hiệu quả trong trường hợp này, cũng như tìm cách phục hồi lại hệ thống Internet trong một cơn bão Mặt Trời như vậy". Abdu Jyothi nói. "Ngay cả mức độ thiệt hại, chúng ta cũng không biết chắc".

Do đó, cô nhấn mạnh rằng nghiên cứu của mình đòi hỏi các nhà khoa học cần phải thành lập những nhóm liên ngành, bao gồm các nhà vật lý học, kỹ sư công nghệ viễn thông, chuyên gia tài chính để nghiên cứu đầy đủ về quy mô mối đe dọa từ bão Mặt Trời.

Mặc dù các cơn bão như vậy là cực kỳ hiếm xảy ra, nhưng một khi chúng xuất hiện, rủi ro mà chúng ta gặp phải sẽ rất lớn. Việc mất kết nối trên diện rộng trong khoảng thời gian kéo dài sẽ ảnh hưởng đến hầu hết mọi ngành nghề và mọi người dân trên Trái Đất.