Đã tìm ra cách phát hiện sớm các trận động đất lớn bằng... sóng trọng lực

Một phương pháp mới giúp chúng ta đo lường cường độ của các trận động đất rất lớn chỉ trong vài phút.

Theo NDTV, các nhà khoa học vừa phát triển một phương pháp mới giúp chúng ta nhanh chóng ước tính được cường độ của các trận động đất rất lớn, từ 8,5 độ richter trở lên. Phương pháp này rất có ý nghĩa trong việc xác định động đất sớm.

Hiện nay, chúng ta biết được quy mô của các trận động đất nhờ sóng địa chấn. Một phân tích mới về trận động đất lớn nhất trong lịch sử nước Nhật là Tohoku hồi tháng 3/2011 đã giúp các nhà khoa học tìm ra một phương pháp đo địa chấn mới.

Theo đó, ngay sau khi động đất diễn ra, chúng ta có thể ghi nhận được độ nhiễu tức thời của hấp dẫn trước khi dò ra sóng địa chấn. Phương pháp mới này có thể dự báo chính xác các chấn động từ 9 độ richter trở lên chỉ trong vài phút. Đây quả là một thành tích cực kỳ ấn tượng so với thời gian 3 giờ theo phương pháp cũ mà cơ quan khí tượng Nhật Bản thực hiện để xác định được Tohaku mạnh đến 9,1 độ richter.

Các nhà khoa học vừa công bố một phương pháp đo địa chấn mới sử dụng tín hiệu hấp dẫn trên Trái đất.

Ngay tại hiện trường thì sự dịch chuyển hấp dẫn rất khó phát hiện, vì vậy các nhà khoa học đã phải cố gắng để quan sát các tín hiệu hấp dẫn yếu ớt để biết được nguồn gốc của chúng.

Vì khá nhạy với cường độ của các trận động đất, các tín hiệu hấp dẫn hay sóng trọng lực này rất có ý nghĩa trong việc xác định sớm sự có mặt của một trận động đất lớn. Theo các nhà nghiên cứu, khi động đất diễn ra, sự cân bằng của các lực trên trái đất sẽ bị đảo lộn mạnh mẽ và sóng địa chấn bắt đầu lan tỏa. Sóng địa chấn di chuyển với tốc độ 3-10km sẽ làm nhiễu trường trọng lực của trái đất và nảy sinh một loại tín hiệu khác di chuyển với vận tốc ánh sáng (300 ngàn km/s).

Loại tín hiệu trên có thể được phát hiện bằng các máy đo địa chấn cách tâm chấn từ 1-2 ngàn km chỉ trong vòng 2 phút trước sóng địa chấn. Vận tốc cực nhanh của loại sóng mới hình thành giúp chúng ta có đủ thời gian ghi nhận nó trước khi nó bị sóng địa chấn chiếm chỗ.

Mặt đường đứt gãy sau động đất.

Trong trận động đất Tohaku năm 2011, các khoa học gia đã phát hiện loại sóng trọng lực mới dựa trên dữ liệu từ 10 máy đo địa chấn nằm cách tâm chấn từ 500-3.000km.

Theo các nhà nghiên cứu, có 2 yếu tố tạo nên loại sóng trọng lực mới này. Yếu tố trực tiếp là thay đổi hấp dẫn tại địa điểm đặt máy đo địa chấn sẽ làm thay đổi vị thế cân bằng trong khối lượng của máy đo. Yếu tố gián tiếp là thay đổi hấp dẫn ở khắp nơi trên trái đất sẽ làm nhiễu sự cân bằng của các lực và sản sinh ra các sóng địa chấn mới. 2 yếu tố này cho thấy loại sóng trọng lực mới rất nhạy với các trận động đất lớn. Nhờ đó, chúng sẽ giúp chúng ta lượng hóa cường độ của các trận động đất lớn nhanh chóng hơn.

Sóng trọng lực rất có ý nghĩa trong việc xác định sớm sự có mặt của một trận động đất lớn. (Ảnh: Geology Page).

Công trình này là của các nhà nghiên cứu đến từ các trường đại học Paris Diderot ở Pháp, học viện công nghệ California (Caltech) nổi tiếng ở Mỹ. Các kết quả đã được công bố trên tạp chí Science, theo sau một nghiên cứu riêng biệt khác được trình bày tại cuộc họp thường niên của Hội địa chất Mỹ. Tại buổi họp, có một giả thuyết cho rằng trong năm 2018, thế giới sẽ chứng kiến hàng loạt trận động đất do sự tự quay quanh mình của trái đất sẽ diễn ra với vận tốc chậm hơn một chút. Vì vậy, những phát minh mới trong phát hiện và phòng ngừa động đất như trên là rất có ý nghĩa.

Thách thức mới cho các nhà nghiên cứu là dò được sóng trọng lực trong các trận động đất có cường độ dưới 8,5 độ richter. Vì dưới ngưỡng này thì sóng trọng lực quá yếu so với sóng địa chấn nên việc nhận ra nó sẽ khó khăn hơn.

Trận động đất Tohaku

Trận động đất Tohaku xảy ra vào tháng 3/2011 được ghi nhận là trận động đất lớn nhất trong lịch sử nước Nhật. Đây chính là trận động đất gây ra thảm họa sóng thần khổng lồ giết chết hàng ngàn người và sụp đổ 3 lò phản ứng hạt nhân của nhà máy điện Fukushima Daiichi. Theo NDTV, tổng số người thiệt mạng vì Tohaku lên tới 12 ngàn người.

Các khái niệm vật lý trong bài

Trường trọng lực (gravity field) của hành tinh là môi trường mà hành tinh gây ra lực hấp dẫn xung quanh nó. Trường trọng lực là một trường hợp cụ thể của trường hấp dẫn, khái niệm chỉ môi trường mà một vật gây ra lực hấp dẫn xung quanh nó.

Sóng hấp dẫn (gravitational wave): Loại sóng hình thành từ các dao động làm bẻ cong không-thời gian trong vũ trụ, ví dụ như sự hợp nhất giữa hai lỗ đen là sự tương tác giữa các vật thể có khối lượng khổng lồ. Sóng hấp dẫn xuất phát từ thuyết tương đối rộng của Einstein và đã được các nhà khoa học xác nhận nhờ đài quan sát giao thoa kế LIGO những năm gần đây.

Sóng trọng lực (gravity wave): Là một trường hợp của sóng hấp dẫn ở một hành tinh, các dao động làm thay đổi môi trường ở đó. Các sóng trọng lực mà chúng ta có thể thấy bằng mắt thường là sóng trên biển, hồ, thủy triều, sóng thần, gió thổi trên một ngọn núi, sóng trên các đám mây... được tạo ra khi khí quyển hoặc mặt hồ, mặt biển bị xáo trộn.