Nhật thực toàn phần 2.700 năm trước ở Trung Quốc giúp khoa học hiện đại giải mã Trái Đất và Mặt Trời cổ đại

Cách đây khoảng 2.700 năm, khi khoa học thiên văn vẫn gắn chặt với niềm tin và điềm báo chính trị, một hiện tượng hiếm gặp đã được ghi lại tại nước Lỗ, một chư hầu thời Xuân Thu ở Trung Quốc cổ đại. Đó là một nhật thực toàn phần xảy ra vào ngày 17 tháng 7 năm 709 trước Công nguyên, được mô tả vắn tắt trong bộ “Xuân Thu” với dòng chữ: “Mặt Trời bị che khuất hoàn toàn”. Ít ai ngờ rằng, gần ba thiên niên kỷ sau, chính ghi chép này lại trở thành dữ liệu khoa học quý giá đối với giới nghiên cứu hiện đại.

Trong nghiên cứu mới công bố trên Astrophysical Journal Letters, một nhóm khoa học quốc tế đã sử dụng phương pháp liên ngành, kết hợp thiên văn học, địa lý lịch sử và khảo cổ học, để xem xét lại sự kiện cổ xưa này. Mục tiêu của họ không chỉ là xác nhận nhật thực , mà còn là khai thác nó như một “mốc chuẩn” nhằm đo lường sự biến đổi tốc độ tự quay của Trái Đất trong quá khứ xa xôi.

Điểm mấu chốt của nghiên cứu nằm ở việc xác định chính xác vị trí quan sát. Các nghiên cứu trước đây đều cho rằng nhật thực toàn phần không thể quan sát được từ Qufu, kinh đô của nước Lỗ, nếu dựa trên các mô hình thiên văn hiện đại. Điều này từng làm dấy lên nghi ngờ về độ chính xác của ghi chép cổ. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu phát hiện rằng vấn đề không nằm ở sử liệu, mà ở tọa độ địa lý được sử dụng.

Thông qua việc đối chiếu các tài liệu khảo cổ và nghiên cứu địa lý lịch sử, nhóm xác định rằng vị trí Qufu cổ đại đã bị xác định sai lệch khoảng tám km trong các nghiên cứu trước. Sự chênh lệch tưởng chừng nhỏ này lại có ý nghĩa quyết định khi mô phỏng đường đi của bóng Mặt Trăng trong một nhật thực toàn phần. Sau khi hiệu chỉnh tọa độ, các mô hình cho thấy nhật thực năm 709 trước Công nguyên hoàn toàn có thể quan sát được từ triều đình nước Lỗ, đúng như sử sách ghi lại.

Việc xác định chính xác vị trí cho phép các nhà khoa học đo lại tham số delta T, đại diện cho sự chênh lệch giữa thời gian quay thực tế của Trái Đất và thời gian chuẩn. Kết quả cho thấy delta T trong giai đoạn này nằm trong khoảng từ 20.264 đến 21.204 giây, cung cấp dữ liệu mới và đáng tin cậy về tốc độ quay của Trái Đất vào các thế kỷ VIII đến VI trước Công nguyên. Đây là thời kỳ mà Trái Đất quay nhanh hơn hiện nay, trước khi chịu tác động lâu dài của ma sát thủy triều do lực hấp dẫn của Mặt Trăng.

Không chỉ dừng lại ở Trái Đất, nghiên cứu còn mở ra góc nhìn mới về Mặt Trời trong thời cổ đại. Một chi tiết đặc biệt được nhắc đến trong “Hán thư”, dựa trên trích dẫn được viết muộn hơn khoảng bảy thế kỷ, mô tả Mặt Trời bị che khuất là “hoàn toàn vàng ở trên và dưới”. Chi tiết này lâu nay được cho là mô tả vành nhật hoa, lớp khí quyển ngoài cùng của Mặt Trời chỉ có thể nhìn thấy trong nhật thực toàn phần.

Dù các nhà khoa học vẫn thận trọng về độ tin cậy của mô tả xuất hiện muộn này, hình thái được suy luận từ đó lại trùng khớp với các tái dựng gần đây về chu kỳ hoạt động của Mặt Trời. Cụ thể, nhật thực xảy ra ngay sau khi kết thúc một giai đoạn yên ắng kéo dài của Mặt Trời, được gọi là “Đại cực tiểu Neo-Assyria” hay “Đại cực tiểu Homer”, kéo dài từ năm 808 đến 717 trước Công nguyên.

Theo các phân tích dựa trên đồng vị carbon phóng xạ trong vòng sinh trưởng của cây và lõi băng, Mặt Trời bắt đầu hoạt động mạnh trở lại vào giai đoạn này. Mô tả cổ về cấu trúc vành nhật hoa cho thấy Mặt Trời đã quay trở lại chu kỳ 11 năm quen thuộc và đạt mức hoạt động cao vào khoảng năm 709 trước Công nguyên, qua đó cung cấp một sự xác nhận độc lập cho các nghiên cứu hiện đại.

Nghiên cứu này cũng cho thấy giá trị đặc biệt của các tư liệu thiên văn Trung Quốc cổ đại. Trong xã hội xưa, các hiện tượng trên bầu trời được coi là dấu hiệu cho thấy trật tự chính trị bị rối loạn, buộc các triều đại phải duy trì đội ngũ quan sát viên chuyên nghiệp. Chính niềm tin này đã tạo nên một hệ thống ghi chép liên tục và chi tiết qua nhiều thế kỷ, giúp Trung Quốc sở hữu những hồ sơ cổ về nhật thực phong phú và đáng tin cậy nhất thế giới.

Từ một dòng ghi chép ngắn ngủi trong sử sách, các nhà khoa học hiện đại đã tái dựng được bức tranh toàn cảnh về Trái Đất và Mặt Trời cách đây gần ba thiên niên kỷ. Nghiên cứu cho thấy, khi được kết hợp với công nghệ tính toán hiện đại và hiểu biết lịch sử chính xác, những quan sát cổ xưa vẫn có thể đóng vai trò quan trọng trong việc giải mã các quy luật cơ bản của hành tinh và ngôi sao trung tâm của hệ Mặt Trời.