Nghe được âm thanh dưới lòng đất từ hố sâu Kola

  •   2,52
  • 14.857

Dựa trên thành quả đạt được của 2 hố khoan sâu nhất vào lòng đất, các nhà khoa học đã kết hợp với các biện pháp kỹ thuật hiện đại để có thể "nghe" được những âm thanh phát ra từ các địa tầng dưới lòng đất. Đây là một trong những phát hiện giúp con người có thể hiểu hơn điều bí ẩn về hành tinh nơi chúng ta đang sống.

>>> Video: Âm thanh dưới lòng đất

Vào tháng 9 năm 1990, một nhóm các nhà khoa học Đức đã thực hiện dự án mang tên Continental Deep Drilling Program (còn gọi là hố sâu KTB) đặt một mũi khoan tại miền nam nước Đức, tạo nên một lỗ khoan sâu đến 9,6km xuống mặt đất nhằm "nhìn" vào các địa tầng bên dưới. Đây là nơi từng 2 mảng lục địa đã từng sáp nhập với nhau tạo nên siêu lục địa Pangaea cách đây 300 triệu năm. Hơn 120 nhà khoa học đã khoan từ mặt đất xuyên qua các lớp địa chấn, lớp Hidro lỏng và đến địa tầng có nhiệt độ lên đến 315oC.

Nghe được âm thanh dưới lòng đất từ hố sâu Kola
Hình ảnh dự án Continental Deep Drilling Program của các nhà khoa học Đức (Nguồn: Wiki)

Dự án đã mang lại những kết quả hết sức bất ngờ về cấu trúc bên trong Trái Đất bao gồm bản đồ nhiệt độ các lớp địa chất, thông tin mới về áp lực địa chấn và những hình ảnh ấn tượng về các địa tầng xếp chồng lên nhau.

Bên cạnh đó, một dự án khác mang tên "Siêu hố sâu Kola" do Liên Xô thực hiện từ năm 1970 đã khoan xuống độ sâu 12.262 m tại bán đảo Kola phía đông bắc Phần Lan, thuộc khu vực Bắc Cực. Dự án Kola đã khoan đến lãnh nguyên lạnh (độ sau khoảng 15.000 mét) và chạm tới lớp địa chất có niên đại lên đến 2,5 tỷ năm. Tuy nhiên, sau đó dự án bị mất nguồn tài trợ và chính thức ngừng lại vào năm 2008. Hiện nay, vị trí mũi khoan đã được phủ lại bởi một tấm kim loại đóng chặt.

Đối với các nhà khoa học hiện tại, các kỳ công mà lỗ khoan thăm dò KTB và Kola mang lại là tất cả những gì mà con người có thể biết được về bên trong lòng đất. Ngoài ra, bằng kỹ thuật hiện đại, các nhà khoa học cũng đã khám phá ra được âm thanh bên dưới lòng đất là như thế nào? Một dự án nghiên cứu địa chất mở rộng do Trung tâm nghiên cứu khoa học địa chất Đức (hiện đang quản lý hố khoan KTB) kết hợp với nghệ sĩ Lotte Geeven đã "nghe" được những âm thanh bên trong trái đất dựa vào kết quả thu được từ lỗ khoan KTB.

Dựa vào các tài liệu cung cấp được kết hợp với một máy đọc địa chấn, Geeven đã khám phá được âm thanh cường độ cao từ dưới lòng đất. Cô miêu tả đó là những tiếng vang trầm ấm và những tiếng răng rắc của địa chất. Đây là những âm thanh gần lõi trái đất nhất mà con người có thể nghe được.

Nghe được âm thanh dưới lòng đất từ hố sâu Kola
Ảnh chụp hố sâu Kola được niêm phong vào tháng 8 năm 2012 (Nguồn: Wiki)​

Một nghệ sĩ khác là Doug Aitken cũng đang dùng ngôi nhà của mình tại California để "nghe" được những âm thanh của lớp địa chất trái đất. Aitken đang sống trong ngôi nhà có tên Sonic House được trang bị 9 micro địa chất, mỗi chiếc được thiết kế để thu lại những tiếng rì rầm và kẽo kẹt do các địa tầng dưới lòng đất phát ra.

Ngoài ra, còn có một chương trình mang tên "Sounds of Seimic" được thiết lập cũng nhằm ghi lại các âm thanh do các địa tầng phát ra. Đây là chương trình ghi nhận trực tiếp các âm thanh địa chất khác nhau từ nhiều nơi trên thế giới và kết hợp lại thành một âm thanh hoàn chỉnh.

Những âm thanh phát ra từ lòng trái đất được mỗi người nghe cảm nhận theo một cách khác nhau. Có người cho rằng đó là một "tiếng hú u sầu", người khác lại nhận xét nó như "một tiếng chuông gõ nhịp trong quá trình tạo nên lịch sử". Tuy nhiên, điều quan trọng là con người đã dần khám phá ra được những bí ẩn sâu xa nhất bên dưới chân mình nhờ vào các thành quả của sự tiến bộ khoa học kỹ thuật.

Lỗ khoan sâu thẳm của Liên Bang Xô-viết không phải “lối xuống địa ngục” duy nhất. Trong thời kỳ chiến tranh lạnh, các siêu cường quốc đua nhau tìm đường xuống sâu nhất có thể, cố gắng tới được tận lớp man-ti nằm sâu tới 2.900 km.

Ước vọng vươn sâu này chưa dừng lại; người Nhật cũng đang muốn đào thật sâu xem chính xác dưới độ sâu kia có những gì.

“Ấy là trong thời kỳ Bức màn sắt, hoạt động khoan bắt đầu. Hiển nhiên có cạnh tranh giữa các bên nghiên cứu rồi. Việc các nhà khoa học Nga không sẵn lòng chia sẻ toàn bộ thông tin họ thu thập được là một trong những động cơ lớn nhất thúc đẩy chúng tôi tự mình thực hiện dự án”, Uli Harms tới từ Chương trình Khoan Khoa học Lục địa Quốc tế, người cũng đã từng làm việc trong dự án khoan của Đức hòng vượt mặt dự án lỗ khoan Kola, thuật lại.

“Khi người Nga bắt đầu ngoan, họ tuyên bố rằng mình đã tìm thấy nước - đa số các nhà khoa học đương thời không tin. Lúc đó các nhà khoa học phương Tây vẫn tin rằng lớp vỏ Trái Đất sâu 5km đặc đến mức nước không thể thẩm thấu tới được”.


Mũi khoan người Nga sử dụng.

Sean Toczko, quản lý dự án của Cơ quan Khoa học Hải dương - Trái Đất của Nhật bản nói về dự án mới: “Mục đích cuối cùng của chúng tôi là lấy được mẫu của lớp manti của thời điểm hiện tại. Ở những vùng như Oman chẳng hạn, bạn có thể nhận thấy lớp manti rất gần bề mặt Trái Đất, nhưng đó lại là những lớp manti có niên đại vài triệu năm rồi. Có thể so sánh với những điểm khác biệt giữa một con khủng long còn sống và hóa thạch xương khủng long vậy”.

Cũng như những nỗ lực lên Vũ trụ, chặng đua xuống lòng đất, tìm kiếm giới hạn của một lỗ khoan nhân tạo cũng là màn phô diễn sức mạnh kỹ thuật của một quốc gia. Các nhà khoa học mong muốn đặt chân (theo nghĩa bóng) tới nơi chưa bóng người; những mẫu đất đá lấy lên từ lòng đất sâu cũng quý giá như bất cứ viên đá ngoài hành tinh nào được NASA mang về.

Nhưng trong cuộc đua này, Mỹ không phải quốc gia dẫn đầu. Mà thật ra, không đất nước nào giành được chiến thắng chung cuộc cả.

Nước Mỹ không chịu ngồi yên nhìn các quốc gia khác vượt mặt mình. Cuối thập niên 50, Cộng đồng Hỗn hợp Mỹ công bố ý tưởng đào xuống lớp manti. Do những bộ óc khoa học sáng giá nhất nhì nước Mỹ chèo lái, Cộng đồng khởi xướng dự án Mohole, đặt theo tên “gián đoạn Mohorovičić” (Moho) - giới hạn nằm giữa lớp vỏ Trái Đất và lớp manti, định nghĩa bởi nhà địa chất học người Croatia Andrija Mohorovičić.

Họ không định khoan một lỗ sâu ở vùng đất hợp tình hợp lý nào đó, mà quyết định “đi tắt”, tìm tới đáy biển ngoài khơi đảo Guadalupe, Mexico. Ở dưới lớp nước sâu, vỏ Trái Đất sẽ mỏng hơn nhiều trên đất liền; tuy nhiên chính lớp nước sâu là trở ngại lớn: đâu là điểm lớp vỏ Trái Đất mỏng nhất, đó sẽ là điểm sâu nhất của đại dương.


Một trong sáu phao xác định vị trí động lực, cho phép con tàu cân bằng trên mặt biển khi tiến hành khoan.

Đa số các dự án khoan này đều có kết thúc không có hậu: nơi thì bắt đầu mãi không xong, lúc thì gặp quá nhiều trở ngại trong khâu thực hiện, rồi nhiệt độ cao nơi lòng đất sâu, rồi chi phí phát sinh cao tới các chính sách liên quan khiến giấc mơ đi vào lòng đất mãi chỉ là giấc mơ. Hai năm trước khi Neil Armstrong đặt chân lên Mặt Trăng, Quốc hội Hoa Kỳ hủy dự án Mohole khi chi phí duy trì chạm nóc; khoan thêm vài mét thôi mà cũng sẽ tiêu tốn tới 40 triệu USD (tính theo tỷ giá hiện tại).

Số phận của Hố khoan Sâu thẳm Kola cũng không khá hơn mấy. Việc khoan sâu phải dừng năm 1992, khi mà nhiệt độ nơi mũi khoan đã lên tới 180 độ C, cao hơn gấp đôi dự tính và ngăn các nhà nghiên cứu với xuống sâu hơn. Khi Liên bang Xô-viết tan rã, nguồn tài chính của dự án biến mất và chỉ 3 năm sau, khu vực nghiên cứu đóng cửa vô thời hạn. Giờ đây, tàn tích của trung tâm này chỉ còn là nơi lui tới của những khách du lịch tò mò.

Tàn tích của khu nghiên cứu thời Liên Xô, nơi có lỗ khoan sâu nhất Trái Đất.
Tàn tích của khu nghiên cứu thời Liên Xô, nơi có lỗ khoan sâu nhất Trái Đất.

Lỗ khoan của người Đức có kết cục đỡ hẩm hiu hơn. Dàn khoan khổng lồ vẫn còn đó, vẫn là nơi thu hút khách du lịch. Nơi đây trở thành một đài quan sát cho các nhà khoa học nhìn vào lòng đất, cũng là phòng trưng bày nghệ thuật cho du khách tới thưởng thức.

Khi nghệ sĩ người Hà Lan Lotte Geevan đưa xuống lỗ sâu một mic thu âm được bọc lớp cách nhiệt, cô nghe thấy những tiếng ầm mà khoa học không thể giải thích được. Âm thanh kỳ lạ khiến cô Geevan “cảm thấy nhỏ bé”; ấy là lần đầu tiên trong cuộc đời cô thấy khối cầu khổng lồ, mái nhà chung của nhân loại phát ra âm thanh cho thấy nó đang sống, và những âm thanh đó ám ảnh vô cùng. Có người cho đó là tiếng vọng của địa ngục, còn có người hoa mỹ hơn, gọi đó là tiếng thở của Đất Mẹ.

“Dự định ban đầu là cố gắng khoan sâu hơn nghiên cứu của Nga, nhưng chúng tôi còn chưa tới được giới hạn được cho phép, là 10km, với thời gian chúng tôi có”, nhà nghiên cứu Harms nói. “Chưa kể tới việc độ sâu chúng tôi đạt tới còn nóng hơn cả kỷ lục của người Nga. Rõ ràng là càng sâu, việc khoan sẽ càng khó”.

Dù dự án này chỉ bao gồm việc khoan một lỗ càng sâu càng tốt, các nhà khoa học vẫn gọi đây là những cuộc thám hiểm. Khi tính tới quá trình chuẩn bị và công việc phải thực hiện, rồi cả việc chạm tới chốn chưa từng ai khám phá, chắc chắn dưới đó sẽ xuất hiện những thứ làm các nhà khoa học ngạc nhiên.

“Những sứ mệnh này cũng tương tự việc khám phá hành tinh vậy. Toàn yếu tố thuần khoa học và chẳng ai biết đoàn thám hiểm sẽ tìm thấy thứ gì”. Đó là nhận định của giáo sư địa hóa học Damon Teagle, công tác tại Đại học Southampton và cũng là người liên quan trực tiếp tới dự án khoan sâu mà người Nhật đang thực hiện.

“Tại Lỗ 1256, chúng tôi là những người đầu tiên chứng kiến lớp vỏ đại dương còn nguyên vẹn. Thú vị vô cùng. Luôn luôn có bất ngờ ẩn chứa”.

Ngày nay, dự án “M2M” - viết tắt của cụm “từ lỗ MoHole cho tới lớp Manti” là một trong những dự án quan trọng nhất do Chương trình Khám phá Đại dương (IODP) thực hiện. Cũng như dự án Mohole xưa kia, các nhà khoa học mong muốn khoan sâu xuống đáy biển, nơi vỏ Trái Đất chỉ dày 6km. Mục tiêu của sứ mệnh trị giá 1 tỷ USD: lần đầu tiên trong lịch sử con người, lấy được mẫu đá manti về nghiên cứu.

Dự án này quan trọng, mà con tàu khoan mang tên Chikyū đã bắt đầu được lắp ráp từ 20 năm về trước. Chikyū sử dụng hệ thống GPS hiện đại và 6 động cơ phản lực, được điều khiển bằng máy tính, có thể điều chỉnh vị trí con tàu chính xác tới mức centimet.

Tàu Chikyu
Tàu Chikyū.

Sean Toczko, trưởng dự án nói: “Dự định của chúng tôi, là để con tàu này tiếp nối công việc mà dự án Mohole đã khởi động từ 50 năm trước. Hố khoan cực sâu cho chúng ta biết nhiều điều về lớp vỏ lục địa. Có ba địa điểm tiềm năng là ngoài khơi Costa Rica, ngoài khơi Baha và ngoài khơi Hawaii”.

Mỗi khu vực nghiên cứu này đều cần đối đầu với độ sâu của biển cả, khoảng cách từ nơi khoan cho tới bờ và một trung tâm điều khiển có tiềm năng kiểm soát hoạt động của dự án tỷ đô lênh đênh trên mặt biển. “Cơ sở hạ tầng nào cũng xây được cả, chỉ có điều cần nhiều thời gian và tiền bạc thôi”, ông Toczko nhận định.

“Suy cho cùng, thì vấn đề chính vẫn là chi phí”, giáo sư Harms nói. “Những buổi thám hiểm này đắt đỏ vô cùng - nên khó có thể thực hiện lần hai. Chúng có thể tiêu tốn hàng triệu USD, mà chỉ đẩy xa hiểu biết của ngành khoa học địa chất lên chút đỉnh, đột phá lớn nhất nằm tại giới hạn của công nghệ cơ. Chúng tôi cần tiếng nói của các chính trị gia, đẩy giá trị của những cuộc thám hiểm này lên cao nữa”.

Cập nhật: 16/06/2020 Theo Tinh Tế/Trí Thức Trẻ
  • 2,52
  • 14.857

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook