NASA có thể dự báo được những thảm hoạ thiên nhiên?

Phần lớn chúng ta nghĩ rằng NASA như một tổ chức chuyên khám phá về Mặt Trăng hay về các vì sao, chứ không phải về một vùng đất nào đó trên Trái đất. Tuy nhiên, vào một buổi chiều tháng 6 năm 2013, khi sấm chớp nổ ầm ầm, mưa như trút nước xuống vùng Iowa và phía tây Illinois, các nhà khoa học từ chương trình IFloodS của NASA đã quyết định bắt tay vào nghiên cứu các trận bão lớn. Họ tập hợp dữ liệu từ các radar, các máy đo độ ẩm trên mặt đất và mức độ mưa, và rồi so sánh với dữ liệu và các bức ảnh được chụp bởi các vệ tinh đi qua khu vực đó. Và họ đã thành công: lượng mưa được ước tính qua các dữ liệu từ vệ tinh gần như chính xác với thực tế thu được. Chỉ cần điều chỉnh thêm một chút về mặt tính toán, các nhà khoa học tin rằng họ hoàn toàn có thể phát hiện ra và cảnh báo sớm về việc mực nước các sông sẽ tăng lên, tràn bờ và gây ra lụt lội.

Có vẻ dự án này không hoành tráng như việc cắm cờ Mỹ lên sao Hoả, tuy nhiên với những người dân sống ở vùng thường xuyên có lụt lội, đây sẽ là một công trình nghiên cứu thực sự quan trọng.

“Trong tất cả các thảm hoạ thiên nhiên đã giáng xuống nước Mỹ, lụt lội là nguyên nhân gây tử vong hàng thứ hai trong số đó, và là thảm hoạ gây ra nhiều thiệt hại về kinh tế nhất” theo Pedro Restrepo, nhà thuỷ học thuộc National Weather Service’s North Central River Forecast Center, đã trình bày trên tờ báo của NASA.

Chương trình IFloodS chỉ là một trong rất nhiều nghiên cứu của NASA, không được công bố rộng rãi nhưng lại có một nhiệm vụ vô cùng quan trọng, đó là bảo vệ loài người trước vô vàn những thảm hoạ thiên nhiên xảy ra trên Trái đất.

Mỗi năm, NASA chi hơn 1,8 tỉ dollar để nghiên cứu về Trái đất, hơn rất nhiều so với các nghiên cứu về các hành tinh khác. Nó bao gồm nỗ lực dự đoán động đất, núi lửa, cháy rừng và bão, để rồi đưa ra những cảnh báo sớm để phòng tránh qua những dữ liệu thu thập được từ vệ tinh. Ngoài ra, chương trình Near Earth Object (NEO) của NASA sử dụng cả các đài quan sát trên mặt đất cũng như trên vũ trụ để phát hiện những thiên thạch và sao chổi có khả năng đâm vào Trái đất và gây nên thảm hoạ diệt vong.

Những nỗ lực của NASA trong việc dự đoán những thảm hoạ thiên nhiên, phần lớn vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm và phát triển, vậy nên chúng ta vẫn phải tiếp tục chờ đợi. Nhưng thực sự, cố gắng của các nhà khoa học NASA là rất quan trọng, nếu thành công nó sẽ giúp cho cuộc sống trên Trái đất “dễ thở” hơn một chút. Dưới đây là một vài ví dụ.

Dự báo mức độ bão lốc

Nếu bạn đang sống ở một vùng đất ven biển, nơi thường xuyên hứng chịu các cơn bão lốc, khi có một cơn bão chuẩn bị ập đến, bạn sẽ phải quan tâm đến hai thứ: một là đường đi của cơn bão, để xem nó có đi qua vùng đất bạn đang sống hay không; hai là sức mạnh của cơn bão đó.

Từ những năm 1990, các nhà khí tượng học đã tìm ra cách dự đoán được nơi sẽ xuất hiện những cơn bão lốc ngoài đại dương. Tuy nhiên, việc dự báo độ mạnh của cơn bão là cấp bao nhiêu, thì vẫn còn rất hạn chế. Lý do là vì, độ mạnh của một cơn bão bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố, cả bên trong lẫn bên ngoài cơn bão, từ nhiệt độ đại dương đến độ ẩm ở vùng xung quanh đó. Tóm lại, việc dự báo độ mạnh của một cơn bão, chỉ bằng những quan sát ở mặt đất, là một việc vô cùng khó khăn.

Và NASA đã vào cuộc. Từ quỹ đạo, các vệ tinh có thể chụp được những tấm ảnh lớn và thu thập một lượng lớn dữ liệu về hình ảnh và sự phát triển của cơn bão. Bằng cách kết nối các dữ liệu, NASA mong rằng sẽ có thể tìm ra được yếu tố chỉ điểm cho cường độ cơn bão, và cách dự báo được chính xác địa điểm nơi cơn bão hình thành.

Thực tế, hiện tại, các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm NASA’s Jet Propulsion ở Pasedena, California, và Đại học Hawaii tại Manoa đã có một phát hiện quan trọng. Họ đã phân tích dữ liệu về độ ẩm tương đối do thiết bị AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) thuộc vệ tinh không gian Aqua của NASA thu thập được về gần 200 cơn bão tại Bắc Đại Tây Dương từ năm 2002 đến năm 2010, và so sánh nó với những dữ liệu hiện có về sức gió mạnh nhất của các cơn bão đó. Các nhà nghiên cứu nhận ra rằng, cơn bão càng phát triển nhanh và mạnh hơn khi môi trường xung quanh cơn bão có độ ẩm cao hơn.

Năm 2014, NASA dự định sẽ phóng một dãy các vệ tinh có khả năng dự báo thời tiết và ngoài ra còn có thể dự báo sức mạnh của các cơn bão. Hệ thống The Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS), được phát triển bởi các kĩ sư tại Đại học Michigan, sẽ đưa 8 vệ tinh nhỏ lên quỹ đạo. Các cảm biến của chúng sẽ ghi lại nhiều thuộc tính của biển và không khí, với mục đích làm rõ thêm về sự hình thành và phát triển của các cơn bão nhiệt đới.

Núi lửa, động đất và sóng thần.

Trước khi núi lửa phun trào hay trước mỗi trận động đất, đều có những dấu hiệu báo trước, bởi áp lực trong lòng đất tăng dần lên, kéo theo sự biến dạng của lớp vỏ Trái đất. Nếu các nhà khoa học có thể phát hiện ra những thay đổi tinh vi này, họ hoàn toàn có thể dự báo được chính xác khi nào núi lửa và động đất sẽ xảy ra.

NASA mong rằng sẽ hỗ trợ trong lĩnh vực này bằng hệ thống DESDynI (Deformation, Ecosystem Structure and Dynamics of Ice System) với hai vệ tinh thăm dò dự kiến sẽ phóng lên quỹ đạo vào năm 2021. Một vệ tinh sẽ được gắn một radar phản hồi để theo dõi từng thay đổi nhỏ nhất của bề mặt Trái đất, nhờ đó sẽ dự báo được khả năng xảy ra vụ phun trào núi lửa và động đất.

Vệ tinh DESDynI thứ hai, sẽ được gắn một thiết bị có tên LIDAR Surface Topography, cũng như radar của vệ tinh thứ nhất, thiết bị này sẽ sử dụng tia laser phản hồi lại từ Trái đất, đo khoảng thời gian và sau đó sẽ tính toán để giúp phát hiện những biến động cực nhỏ của vỏ Trái đất.

Khi một trận động đất lớn xảy ra ngoài khơi, dưới đáy biển, nó có thể tạo nên một cơn sóng thần cực lớn, tàn phá khu vực bờ biển mà nó ập vào. Bởi vì mỗi trận động đất có tính chất khác nhau, nên mỗi cơn sóng thần cũng rất khác biệt, không cái nào giống cái nào, dẫn đến việc dự báo về mức độ sóng thần trở nên rất khó khăn. Năm 2010, nhà khoa học Y. Tony Song thuộc NASA Jet Propulsion Laboratory đã tiết lộ một nguyên mẫu của hệ thống giúp đánh giá độ mạnh của trận động đất và cơn sóng thần kéo theo đó. Hệ thống này sử dụng dữ liệu từ mạng lưới NASA’s Global Differential GPS để lưu lại dữ liệu về sự dịch chuyển của vỏ Trái đất, từ đó tính toán được chuyển động của các tầng biển và năng lượng của cơn sóng thần tạo thành.

Vào năm 2011, giáo sư C.K.Shum tại Đại học Song và Ohio State đã sử dụng những dữ liệu GPS của Nhật để phân tích đặc điểm của trận sóng thần vào tháng 3 năm 2011. Ông đã phát hiện ra rằng, trận sóng này thực ra bao gồm hai đợt sóng khác nhau kết hợp lại và nhân đôi sức tàn phá. Điều này có thể góp phần nào đó trong việc dự báo trong tương lai về những trận sóng thần tương tự, để kịp thời có phương án xử lý.

Tiêu diệt thiên thể lạ

Tháng 2 năm 2013, một thiên thạch đường kính 18m, nặng 12,125 tấn đã phát nổ trên bầu trời thành phố Chelyabinsk của Nga, hơn 1.200 người bị thương. Và tình cờ, cùng ngày hôm đó, một vật thể lớn hơn – một tiểu hành tinh với kích thước bằng nửa sân bóng đá đã sượt qua Trái đất. Nếu nó va vào Trái đát, với năng lượng khoảng 2,4 triệu tấn thuốc nổ, tương đương hàng trăm quả bom được đáp xuống Hiroshima, thì giờ chắc tôi cũng không còn ngồi đây viết bài này nữa.

Cả hai loại vật thể này, chỉ là rất nhỏ so với rất nhiều vật thể khác trong không gian. Và rõ ràng bạn đã biết, khi một vật thể cỡ lớn va vào Trái đất thì kết quả chỉ có thể là thảm hoạ. 66 triệu năm trước, một vật thể cỡ 10km đường kính đã va vào Trái đất, quét sạch sự sống của loài khủng long và rất nhiều loài vật khác.

Đó là lý do vì sao, việc xác định và theo dõi các thiên thể có khả năng tiến gần đến Trái đất lại là một công việc được NASA ưu tiên hàng đầu. Mục đích của chương trình NASA’s Near Earth Object (NEO) là biên soạn một cơ sở dữ liệu về những vật thể gần Trái đất nhất, và theo dõi chuyển động của chúng.

Các tiểu hành tinh được cấu tạo chủ yếu bởi đá và khoáng chất. Chúng nằm ở vành đai tiểu hành tinh trong hệ Mặt trời, khu vực giữa quỹ đạo sao Hoả và sao Mộc. Chúng là những mảnh vụn còn sót lại sau quá trình hình thành Hoả tinh, Kim tinh, Thuỷ tinh và Trái đất. Sao chổi, một loại vật thể khác, được tạo bởi nước đá và các đám bụi, hình thành ở một nơi xa hơn, lạnh hơn trong hệ Mặt trời. Sao chổi là mảnh vụn của quá trình hình thành các hành tinh phía xa hệ Mặt trời: Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh. Những sao chổi và tiểu hành tinh cách Trái đất khoảng 28 triệu dặm, hay 45 triệu kilomet, thì được coi là những thiên thể gần Trái đất.

Để theo dõi sát chúng, NASA đã sử dụng vệ tinh Wide-field Infrared Survey Explorer, hay WISE, được phóng lên quỹ đạo vào năm 2009 để tìm kiếm những vì sao và thiên hà xa xôi. NASA tính toán rằng WISE sẽ có khả năng phát hiện được khoảng 150 thiên thể gần Trái đất và thu thập các dữ liệu về kích thước cũng như các đặc điểm khác của gần 2.000 vật thể khác.

Chương trình WISE và NEO sẽ giúp NASA có khả năng cảnh báo sớm về những vật thể có khả năng va chạm với Trái đất, để có sự chuẩn bị và ứng phó kịp thời, có thể là làm chệch đường bay của nó, hay là phá huỷ nó bằng bom hạt nhân chẳng hạn; để thảm hoạ 66 triệu năm trước không lặp lại lần nữa.

Nguồn: HowStuffWorks