Làm mưa bằng tia laser

Trong tương lai, tia laser có thể trở thành công cụ tạo mưa hiệu quả hơn những kỹ thuật đang được con người sử dụng trong cuộc chiến chống hạn hiện nay. Ý tưởng này xuất phát từ khả năng đặc biệt của laser: tác động vào không khí, thúc đẩy sự hình thành những giọt nước cực nhỏ ngay cả khi độ ẩm tương đối chưa cao. Tuy nhiên, từ việc tạo ra giọt nước trong phòng thí nghiệm đến biến chúng thành những cơn mưa thực sự vẫn còn một khoảng cách rất lớn. Mây hình thành khi hơi nước bốc lên, gặp môi trường lạnh rồi ngưng tụ thành các giọt nước hoặc tinh thể băng quanh những hạt siêu nhỏ lơ lửng trong không khí. Những hạt siêu nhỏ ấy được gọi là hạt nhân mây, đóng vai trò điểm tựa để hơi nước tập hợp và phát triển thành các giọt lớn hơn. Khi nhiều giọt liên kết, khối lượng của chúng tăng đủ mức, lực hấp dẫn kéo chúng rơi xuống mặt đất dưới dạng mưa. Nhiều kỹ thuật tạo mưa đã ra đời, chủ yếu bằng cách đưa những hạt siêu nhỏ như băng khô hoặc bạc iot vào khí quyển để thúc đẩy hình thành mây. Dù vậy, các phương pháp này ngày càng gây tranh cãi vì nhiều người nghi ngờ hiệu quả thực tế, đồng thời lo ngại khó đánh giá chính xác tác động của hóa chất. Jérôme Kasparian, nhà vật lý thuộc Đại học Geneva tại Thụy Sĩ, cho rằng đặc tính không khí thay đổi theo từng khu vực và từng thời điểm, khiến việc đo lường kết quả trở nên phức tạp. Máy bay thường rải hóa chất trên phạm vi rộng, nhưng khí quyển bên dưới không phải lúc nào cũng có điều kiện giống nhau để những hạt được phun phát huy tác dụng. Vì vậy, một khu vực có thể nhận được lượng hóa chất đáng kể nhưng vẫn không xuất hiện đủ mây hoặc mưa như mong đợi. Từ những hạn chế đó, Kasparian cùng các đồng nghiệp chuyển hướng nghiên cứu sang khả năng tạo mưa bằng những chùm tia laser. Trong các thử nghiệm sử dụng laser hồng ngoại trên sông Rhone ở Thụy Sĩ, nhóm nghiên cứu nhận thấy tia laser có thể tạo ra những giọt nước đường kính vài micron. Một micron bằng phần triệu mét, vì vậy các giọt hình thành trong thí nghiệm nhỏ hơn rất nhiều so với những hạt nước đủ nặng để rơi xuống thành mưa. Đáng chú ý, hiện tượng này vẫn xảy ra khi độ ẩm tương đối của không khí dưới 70%, mức mà sự ngưng tụ tự nhiên gần như không thể diễn ra. Theo Kasparian, các chùm laser có thể kích thích sự hình thành của nhiều hóa chất trong không khí, trong đó có axit nitric, một chất có khả năng trở thành hạt nhân mây. Những hạt này dễ liên kết với các phân tử nước, hoạt động giống chất keo giúp giữ những giọt nước lại với nhau trong điều kiện không khí tương đối khô. Nếu thiếu chúng, các giọt nước nhỏ có thể nhanh chóng bốc hơi vì môi trường xung quanh không đủ ẩm để duy trì trạng thái lỏng. Dẫu tạo được những giọt nước nhỏ và hỗ trợ chúng phát triển, nhóm nghiên cứu vẫn chưa tạo ra cơn mưa nào bằng tia laser trong các thử nghiệm hiện tại. Kích thước giọt nước mới chỉ đạt vài phần triệu mét, trong khi chúng phải lớn gấp từ 10 đến 100 lần mới đủ khả năng vượt qua lực cản không khí và rơi xuống đất. Trở ngại chính vì thế không nằm ở việc tạo giọt nước ban đầu, mà ở khả năng nuôi chúng lớn nhanh, ổn định và đủ nặng. Kasparian nhận định, nếu khắc phục được những trở ngại này, con người có thể không cần dùng máy bay để đưa laser lên cao, bởi các thiết bị hiện nay đã có thể phóng tia tới độ cao vài km. Laser khi đó có thể được vận hành từ mặt đất, giúp giảm nhu cầu triển khai phương tiện trên không, dù công nghệ vẫn cần nhiều nghiên cứu trước khi ứng dụng thực tế. Nhóm nghiên cứu cũng cảnh báo không nên tùy tiện kết hợp laser với các kỹ thuật tạo mây khác, vì quá nhiều hạt nhân mây sẽ tranh giành hơi nước, khiến các giọt nước nhỏ đến mức không thể rơi thành mưa.