Trung Quốc phát hiện những 'ống khói' bí ẩn dưới biển sâu

Nguồn ảnh: Thanh Niên

Các nhà khoa học Trung Quốc phát hiện những đường dẫn năng lượng từ mặt biển xuống độ sâu hàng nghìn mét, mở ra triển vọng cải thiện khả năng phát hiện và liên lạc bằng âm thanh dưới nước.

Nghiên cứu do các nhà khoa học thuộc Viện Hải dương học thuộc Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc thực hiện, công bố trên tạp chí Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers hồi tháng 10, đã làm sáng tỏ cách năng lượng từ gió trên mặt biển truyền xuống đáy đại dương.

Nhóm nghiên cứu xác định những vùng tập trung dòng năng lượng truyền xuống biển sâu, được gọi là "ống khói quán tính" (inertial chimneys). Đây không phải những cấu trúc vật chất dưới đáy biển, mà là các đường dẫn năng lượng hình thành do tương tác giữa sóng nội đại dương và những xoáy nước quy mô lớn.

Phát hiện dựa trên dữ liệu thu thập từ năm 2004 - 2006 bởi mạng lưới 46 trạm quan trắc đáy biển, trải rộng trên khu vực khoảng 600 x 600 km thuộc vùng mở rộng Kuroshio, phía đông Nhật Bản. Hệ thống này được triển khai trong một dự án do Quỹ Khoa học quốc gia Mỹ tài trợ, với sự tham gia của nhiều viện nghiên cứu và trường đại học Mỹ.

Thông qua dữ liệu áp suất và dòng chảy gần đáy biển, các nhà khoa học phân tích hoạt động của sóng nội quán tính - loại dao động hình thành khi gió trên mặt biển làm chuyển động các lớp nước dưới tác động của sự quay của trái đất.

Thông thường, sự phân tầng giữa nước ấm phía trên và nước lạnh ở tầng sâu hạn chế trao đổi năng lượng theo phương thẳng đứng. Tuy nhiên, các sóng nội có thể mang năng lượng từ mặt biển xuống độ sâu hàng nghìn mét.

Nhóm nghiên cứu phát hiện khi những sóng này đi qua các xoáy nghịch, vốn quay theo chiều kim đồng hồ ở bán cầu Bắc, điều kiện chuyển động của nước thay đổi, tạo thuận lợi cho năng lượng sóng tập trung và truyền xuống sâu. Cơ chế này hình thành những "ống khói quán tính", kết nối các lớp nước phía trên với vùng biển gần đáy.

Kết quả phân tích cho thấy khoảng 68% năng lượng sóng gần quán tính tại đáy biển bắt nguồn từ các sóng truyền xuống từ tầng nước phía trên, trong khi 32% còn lại liên quan các dòng chảy hình thành tại chỗ.

Theo nhóm nghiên cứu, phát hiện cho thấy biển sâu không phải môi trường tĩnh lặng mà liên tục chịu tác động từ những biến động trên mặt biển. Các dòng năng lượng này góp phần làm thay đổi nhiệt độ, độ mặn và điều kiện lưu thông nước ở tầng sâu.

Những biến đổi nhiệt độ và độ mặn ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ, đường truyền và mức suy hao của âm thanh dưới nước. Vì vậy, việc kết hợp dữ liệu quan trắc dài hạn với các mô hình truyền âm có thể giúp dự báo môi trường âm thanh chính xác hơn, hỗ trợ hoạt động phát hiện mục tiêu và liên lạc trên biển.

Phát hiện cũng cho thấy tiềm năng ứng dụng trong các hệ thống sonar và hoạt động hàng hải, kể cả môi trường tác chiến tàu ngầm. Các nhà khoa học nhấn mạnh cần phát triển mạng lưới cảm biến hoạt động liên tục ở biển sâu, kết hợp dữ liệu vệ tinh, nhằm theo dõi những biến động khó ghi nhận, qua đó cải thiện dự báo đại dương và môi trường âm thanh dưới nước.

Nghiên cứu từ Viện Hải dương học thuộc Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc, công bố trên tạp chí Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, đã làm sáng tỏ cơ chế truyền năng lượng từ gió bề mặt xuống đáy đại dương. Dựa trên dữ liệu quan trắc đáy biển tại vùng mở rộng Kuroshio phía đông Nhật Bản, các nhà khoa học xác định những đường dẫn năng lượng đặc biệt mang tên "ống khói quán tính". Hiện tượng này hình thành khi sóng nội quán tính tương tác với các xoáy nghịch quy mô lớn, tạo điều kiện cho năng lượng xuyên qua các tầng nước phân tầng để truyền xuống độ sâu hàng nghìn mét. Kết quả phân tích ghi nhận khoảng 68% năng lượng sóng gần quán tính tại đáy biển bắt nguồn từ các tầng nước phía trên, trong khi 32% còn lại phát sinh từ các dòng chảy cục bộ. Quá trình truyền dẫn này chứng minh vùng biển sâu liên tục chịu tác động từ bề mặt thay vì luôn ở trạng thái tĩnh lặng. Sự dịch chuyển năng lượng góp phần làm thay đổi các đặc tính vật lý then chốt của đại dương như nhiệt độ, độ mặn và cấu trúc lưu thông nước tầng sâu. Những biến động về nhiệt độ và độ mặn tạo ra tác động trực tiếp đến tốc độ, quỹ đạo truyền dẫn cũng như mức độ suy hao của sóng âm dưới nước. Việc kết hợp dữ liệu đáy biển dài hạn với các mô hình âm học mở ra khả năng dự báo môi trường âm thanh đại dương với độ chính xác cao hơn. Giới nghiên cứu nhận định phát hiện này mang lại giá trị thực tiễn lớn cho các hệ thống định vị thủy âm sonar, hoạt động hàng hải và lĩnh vực tác chiến tàu ngầm.