Eunice Foote: Người đầu tiên đo lường tác động của carbon dioxide đối với khí hậu!

Chúng ta thường nghĩ về khoa học khí hậu như một thứ chỉ mới bắt đầu gần đây. Sự thật là, giống như hầu hết các lĩnh vực khoa học, nó đã bắt đầu từ rất lâu trước đây. Tiến bộ khoa học thường là một quá trình chậm chạp và tẻ nhạt, khoa học khí hậu cũng không phải là một ngoại lệ. Từ khi phát hiện ra carbon dioxide cho đến những mô hình khí hậu phức tạp nhất, chúng ta đã mất một thời gian dài để có được những thành quả như ngày nay.

Thật không may, nhiều nhà khoa học đóng một vai trò quan trọng trong hành trình khí hậu này không được công nhận xứng đáng. Lấy ví dụ điển hình là Eunice Newton Foote.

Eunice Newton Foote.

Foote sinh năm 1819 tại Connecticut, Hoa Kỳ. Cô đã trải qua thời thơ ấu của mình ở New York và sau đó tham gia các lớp học trong Chủng viện Nữ Troy, một cơ sở giáo dục đại học chỉ dành cho phụ nữ. Cô kết hôn với Elish Foote vào năm 1841, và cặp đôi này đã hoạt động tích cực trong các phong trào đấu tranh cho người đau khổ và chủ nghĩa bãi nô. Họ đã tham gia vào “Công ước về Quyền của Phụ nữ” và ký vào “Tuyên bố về tình cảm” vào năm 1848.

Eunice cũng là một nhà phát minh và một nhà khoa học “nghiệp dư”, một nỗ lực dũng cảm trong thời kỳ mà phụ nữ hiếm khi được phép tham gia vào khoa học. Tuy nhiên, một trong những khám phá của cô đã trở thành công cụ trong lĩnh vực khoa học khí hậu.

Năm 1856, Eunice đã tiến hành một thí nghiệm để giải thích tại sao không khí ở độ cao thấp lại ấm hơn ở trên núi. Vào thời điểm đó, các nhà khoa học không chắc chắn về vấn đề này, vì vậy cô ấy đã quyết định thử nghiệm nó. Cô đã công bố kết quả của mình trên Tạp chí Khoa học và Nghệ thuật Hoa Kỳ.

Foote đặt hai bình hình trụ dưới Mặt Trời và sau đó cho vào trong bóng râm, mỗi hình trụ có một nhiệt kế. Cô đảm bảo rằng thí nghiệm sẽ bắt đầu với cả hai bình có cùng nhiệt độ. Sau ba phút, cô ấy đo nhiệt độ trong cả hai tình huống.

Cô nhận thấy rằng không khí loãng không nóng lên nhiều như không khí đặc, điều này giải thích sự khác biệt nhiệt độ giữa đỉnh núi và thung lũng. Sau đó, cô so sánh ảnh hưởng của độ ẩm với cùng một thiết bị. Để đảm bảo hình trụ kia đủ khô, cô ấy thêm canxi clorua. Kết quả là một hình trụ ấm hơn nhiều với không khí ẩm, trái ngược với hình trụ khô. Đây là bước đầu tiên để giải thích các quá trình trong khí quyển, hơi nước là một trong những khí nhà kính duy trì sự sống trên Trái Đất.

Nhưng đó không phải là tất cả. Foote đã đi xa hơn và nghiên cứu ảnh hưởng của carbon dioxide. Khí có tác dụng làm nóng không khí cao. Vào thời điểm này, Eunice không nhận thấy điều đó, nhưng với các phép đo của cô, hiệu ứng nóng lên của hơi nước làm nhiệt độ cao hơn 6%, trong khi bình chứa carbon dioxide cao hơn 9%.

Đáng ngạc nhiên, các đoạn kết luận của Eunice đi kèm với một suy luận đơn giản về cách bầu khí quyển sẽ phản ứng với sự gia tăng CO₂. Cô ấy dự đoán rằng thêm nhiều khí đốt sẽ dẫn đến tăng nhiệt độ - điều mà chúng ta biết là đúng. Ngoài ra, bà cũng nói về ảnh hưởng của carbon dioxide trong quá khứ địa chất, vì các nhà khoa học đã phát hiện ra bằng chứng cho thấy khí hậu Trái Đất khác nhau theo từng giai đoạn vào thời điểm đó.

Bây giờ chúng ta biết rằng trong các thời kỳ địa chất khác nhau của Trái Đất, khí hậu ấm hơn hoặc lạnh hơn đáng kể. Trên thực tế, giữa kỷ Permi và kỷ Trias , nồng độ CO₂ cao hơn gần 5 lần so với ngày nay, khiến nhiệt độ tăng 6ºC (10,8ºF).

Khám phá của Eunice Foote đã được đưa đến tạp chí Scientific American vào năm 1856, nơi nó được Joseph Henry trình bày trong Hội nghị thường niên lần thứ tám của Hiệp hội vì sự tiến bộ của khoa học Hoa Kỳ (AAAS).

Nghiên cứu của bà đã được đề cập trong hai báo cáo ở Châu Âu, tuy nhiên tên của bà hầu như bị bỏ qua trong hơn 100 năm - cho đến khi giới khoa học chính thức công nhận cho những quan sát của bà vào năm 2011.

Công lao cho khám phá này từng được trao cho tiến sĩ John Tyndall, một nhà vật lý người Ireland. Ông công bố những phát hiện của mình vào năm 1861 giải thích bức xạ hấp thụ (nhiệt) như thế nào và nó là bức xạ nào - tia hồng ngoại.

Tiến sĩ Tyndall là thành viên của nhóm biên tập tạp chí đã tái bản tác phẩm của Foote. Có thể ông ta không thực sự đọc bài báo, hoặc chỉ phớt lờ nó vì đó là một nhà khoa học Mỹ (một thông lệ phổ biến của các nhà khoa học Châu Âu hồi đó), và hoặc vì giới tính của cô ấy. Nhưng có thể anh ấy cũng đã rút ra một số cảm hứng từ nó - mà không cần trích dẫn nó.

Cần phải nói rằng công trình nghiên cứu của Tyndall tiên tiến và chính xác hơn. Ông ấy có nhiều nguồn lực tốt hơn và sử dụng những khám phá mới nhất trong vật lý có thể hỗ trợ giả thuyết của mình.

Thật không may khi các nhà nghiên cứu như Foote không nhận được sự công nhận xứng đáng, nhưng thật đáng khích lệ rằng cộng đồng khoa học cuối cùng cũng bắt đầu công nhận một số trong những người tiên phong này. Vẫn còn rất nhiều việc phải làm.

Cập nhật: 27/07/2022 Tổ Quốc