John Tyndall: Nhà khoa học khí hậu bị lãng quên

Điều đáng ngạc nhiên là nhà khoa học người Ireland John Tyndall (1820 – 1893) không được công chúng biết đến nhiều hơn. Mặc dù người ta đã dùng tên của ông để đặt cho một số trung tâm nghiên cứu và địa danh nổi tiếng, ví dụ như Trung tâm Nghiên cứu Biến đổi Khí hậu Tyndall, Viện Quốc gia Tyndall, đỉnh núi Pic Tyndall trên dãy Alps, thậm chí còn có ngọn núi Tyndall, sông băng Tyndall và miệng hố Tyndall trên Mặt trăng và sao Hỏa.

Năm 1859, Tyndall phát hiện các chất khí bao gồm carbon dioxide (CO2) và hơi nước có thể hấp thụ nhiệt. Nguồn nhiệt ông dùng trong thí nghiệm không phải Mặt trời, mà là bức xạ phát ra từ một khối đồng chứa nước sôi. Theo thuật ngữ hiện đại, đây là bức xạ hồng ngoại – giống như bức xạ phát ra từ bề mặt Trái đất.

Một số nghiên cứu trước đó đã chỉ ra rằng nhiệt độ Trái đất ấm hơn nhiều so với các tính toán dựa trên lý thuyết, nhưng không ai đưa ra được lời giải thích cho cái mà ngày nay chúng ta gọi là hiệu ứng nhà kính – các chất khí trong khí quyển giữ nhiệt.

Công lao của Tyndall là đã khám phá và giải thích cơ chế này. Ông viết: “Bầu khí quyển hấp thụ nhiệt từ ánh sáng Mặt trời và ngăn chặn nhiệt thoát ra ngoài không gian, dẫn đến xu hướng tích tụ nhiệt ở bề mặt Trái đất”. Ông nhận ra rằng bất kỳ sự thay đổi nào về lượng hơi nước hoặc CO2 trong khí quyển đều có thể làm thay đổi khí hậu. Các nghiên cứu của ông là nền tảng cho sự hiểu biết của chúng ta về biến đổi khí hậu và khí tượng học ngày nay.

Tuy nhiên, Tyndall không phải là người đầu tiên phát hiện mối liên hệ giữa khí hậu và các chất khí trong khí quyển.

Năm 1856, nhà khoa học nữ người Mỹ Eunice Foote tiến hành một thí nghiệm cho thấy CO2 có khả năng hấp thụ nhiệt từ ánh sáng Mặt trời. Cô đặt ba bình thủy tinh chứa đầy không khí ẩm, không khí khô và CO2 dưới ánh nắng. Trong mỗi bình thủy tinh có một chiếc nhiệt kế để đo nhiệt độ. Sau một thời gian, bình thủy tinh chứa không khí ẩm trở nên ấm hơn bình chứa không khí khô, và bình chứa CO2 có nhiệt độ cao nhất. Sau khi lấy các bình để vào bóng râm, thời gian làm mát của bình chứa CO2 lâu hơn gấp nhiều lần. Cô đề xuất giả thuyết cho rằng sự gia tăng CO2 trong khí quyển sẽ khiến nhiệt độ Trái đất ngày càng ấm hơn.

Điều cần lưu ý là các nghiên cứu về khí hậu của Tyndall và Foote diễn ra một cách độc lập. Tyndall không hề biết đến công trình nghiên cứu trước đó của Foote. Ông có lẽ sẽ rất ngạc nhiên khi biết một nhà khoa học nữ tìm ra khả năng hấp thụ nhiệt của khí CO2 sớm hơn mình. Trước đó, ông luôn cho rằng phụ nữ không sở hữu khả năng sáng tạo trong khoa học như nam giới.

Tyndall có nhiều khám phá nổi bật khác trong lĩnh vực vật lý và sinh học. Ông đã tạo nên danh tiếng ban đầu của mình với những nghiên cứu về hiện tượng nghịch từ. Các kết quả nghiên cứu này đã thu hút sự chú ý của một số nhà vật lý đương thời có tầm ảnh hưởng lớn, ví dụ như Michael Faraday.

Ngay sau đó, Tyndall trở thành thành viên của Hiệp hội Hoàng gia, cơ quan khoa học uy tín nhất nước Anh. Ông cũng đảm nhận vai trò là giáo sư triết học tự nhiên tại Học viện Hoàng gia, nơi ông gắn bó trong suốt sự nghiệp nghiên cứu khoa học sau này.

Chẳng bao lâu sau, Tyndall bắt tay vào việc tìm hiểu cấu trúc và chuyển động của sông băng, nghiên cứu về sự hấp thụ nhiệt của các chất khí, cũng như tác động của ánh sáng trong việc gây ra các biến đổi hóa học. Trong quá trình tìm hiểu, ông đã giải thích tại sao bầu trời có màu xanh lam – ánh sáng xanh lam bị các chất khí trên bầu trời tán xạ nhiều hơn các ánh sáng màu khác vì có bước sóng ngắn.

Tyndall đã phát triển kỹ thuật khử trùng gọi là “Tyndallisation” khi thực hiện các thí nghiệm cùng với nhà sinh vật học người Pháp Louis Pasteur để chứng minh giả thuyết cho rằng vi trùng có thể gây bệnh. Ông cũng là người sáng chế ra chiếc mặt nạ phòng độc cho lính cứu hỏa, mặc dù ông chưa bao giờ đăng ký bằng sáng chế.

Trong suốt cuộc đời, Tyndall chủ yếu tập trung thực hiện các nghiên cứu cơ bản. Ông tin rằng các nhà khoa học khác sẽ dựa vào đó để tạo ra những ứng dụng hữu ích cho đời sống con người.

Với tư cách là một trí thức có hiểu biết sâu rộng, Tyndall ủng hộ cách giải thích khoa học cho thế giới tự nhiên và cuộc sống, thay vì tôn giáo và thần học. Tuy nhiên, ông không bao giờ coi thường vai trò của tôn giáo. Đối với ông, khoa học cung cấp kiến thức đáng tin cậy về thế giới. Tôn giáo đáp ứng nhu cầu tình cảm của con người, một vai trò mà ông nghĩ rằng cuối cùng có thể được thay thế bằng thơ.

Tyndall đã không kết hôn cho đến khi ông ngoài 50 tuổi. Trong những năm cuối đời, Tyndall thường dùng chloral hydrate để điều trị chứng mất ngủ. Khi nằm liệt giường và quá ốm yếu, ông qua đời do vô tình sử dụng quá liều loại thuốc này vào năm 1893. Sau đó, vợ của ông – bà Louisa – đã thu thập một lượng lớn tài liệu để viết tiểu sử về ông. Nhưng đáng tiếc là bà cũng qua đời khi chưa viết xong cuốn tiểu sử.

Hiện nay, bản nháp của người vợ Louisa cũng như cuốn nhật ký, sổ ghi chép trong phòng thí nghiệm và hàng nghìn bức thư của Tydnall đang được lưu giữ tại Viện Hoàng gia ở London.

Việc Louisa không thể hoàn thành cuốn tiểu sử là một phần lý do khiến Tydnall không được công chúng biết đến nhiều hơn. Ngoài ra, thời điểm ông qua đời trùng với khoảng thời gian xuất hiện các khám phá mang tính cách mạng trong lĩnh vực vật lý như lý thuyết lượng tử và thuyết tương đối. Điều này một phần nào đó khiến các nghiên cứu trước đó của ông bị lu mờ.

Trong bối cảnh nóng lên toàn cầu ngày nay, các nghiên cứu về khí hậu đang trở nên quan trọng và cấp bách hơn bao giờ hết. Giới khoa học cũng đạt được những bước tiến dài trong lĩnh vực này. Tyndall có lẽ sẽ rất hài lòng khi công trình nghiên cứu của ông về hiệu ứng nhà kính đã trở thành kiến thức nền tảng cho các nhà khoa học khí hậu ngày nay. Nhưng vào thời của Tyndall, rất ít người hiểu được mối liên hệ giữa việc đốt nhiên liệu hóa thạch và sự ấm lên toàn cầu.