Những thí nghiệm khoa học lạnh lẽo nhất ở Nam Cực

Là lục địa lạnh lẽo nhất, khô cằn nhất, và băng giá nhất của Trái đất, Nam Cực là ngôi nhà cho một số dự án khoa học quan trọng nhất và có nhiều tham vọng nhất trên hành tinh chúng ta.

 

alt

Khoan tìm băng cổ

Tại đây, tại Dãy băng Tây Nam Cực, Kendrick Taylor và đội nghiên cứu gồm các nhà băng hà học của ông đã khoan vào lớp băng cổ để lấy lên các lõi băng, chúng giữ được những bọt không khí từ thời kì băng rơi xuống dưới dạng tuyết. Để dự báo những biến đổi tương lai của khí hậu, các nhà khoa học xác nhận và trau chuốt những mô hình của họ dựa trên những dữ liệu cổ khí hậu học từ những lõi băng mà Taylor và những người khác nhặt lên. Các nhà nghiên cứu đang cố gắng xây dựng một bản ghi hàm lượng carbon dioxide trong khí quyển trong 100.000 năm qua.

alt
 

Thủy tinh biến màu

Những cánh cửa số thủy tinh biến màu của tự nhiên bị chôn vùi trong lớp băng Nam Cực: Những bộ lọc phân cực tiết lộ sự định hướng của những hạt tinh thể trong những phần băng mỏng kéo lên tại Dãy Băng Tây Nam Cực. Những hình dạng trong suốt, có vẻ như đen trong ánh sáng yếu, là những tinh thể có trục định hướng vuông góc với lát băng, và mỗi màu tương ứng với một góc định hướng khác nhau so với mặt phẳng của mảng băng.

Việc nghiên cứu từng tinh thể băng có thể mang lại mọi loại thông tin. Chẳng hạn, những tinh thể băng dày hơn hình thành vào mùa hè, và những tinh thể mỏng hơn hình thành vào mùa đông, cho nên các nhà nghiên cứu có thể nhìn vào kích cỡ của các tinh thể - và của bọt khí trong khe trống của chúng – để xác định xem băng đã rơi dưới dạng tuyết khi nào.

alt
 

Những mùa tuyết nổi

Một hố khoan tuyết thể hiện địa tầng mùa-qua-mùa tại Dãy Băng Tây Nam cực. Phía sau bức tường tuyết này là không khí mở, cho phép mặt trời xuyên qua những lớp tuyết khác nhau. Lớp trên cùng mờ hơn là tuyết hình thành từ mùa đông năm ngoái, và lớp sáng ở giữa là hồi mùa hè năm ngoái, và lớp mờ hơn tại đáy là mùa đông năm kia.

Những lõi băng kéo lên tại WAIS sẽ được định tuổi bằng cách đến những lớp biến đổi theo mùa này giống như những lát thớ cây gỗ.

alt
 

Đàn chim cánh cụt đi về nơi đâu

Mũi Royds, một phần của Đảo Ross nằm trong Biển Ross thuộc Nam Cực, là ngôi nhà cho bầy chim cánh cụt tận cùng phía nam của thế giới. Chim cánh cụt Adélie chỉ mới bắt đầu sinh sôi ở đây trong thời gian gần đây, một hệ quả của sự biến đổi khí hậu làm phá vỡ băng trên biển và mang lại con đường tốt hơn dẫn ra mũi đất. Trong khi chim cánh cụt chủ yếu sống trên băng biển, thì chúng lại đi tìm vùng đất liền không có băng để giao phối và ấp trứng của chúng.

alt
 

Khí hậu và chim chóc

Các nhà khoa học nghiên cứu quần thể chim cánh cụt Nam Cực gần đây để ý thấy một xu hướng trong số lượng của chúng: Trong khi bầy chim Biển Ross như bầy này tăng lên về số lượng, thì những bầy sống trên bán đảo Nam Cực lại đang thu hẹp lại. Không rõ dự chuyển dịch phân bố như thế là do sự di trú hay một sự cân bằng đơn giản của một vùng chim chết nhiều và một vùng chim non mới sinh nhiều, nhưng cho dù trong trường hợp nào, thì sự tăng trưởng bộc phát của quần thể này dường như là do sự thu hẹp của những quần thể vùng bán đảo.

Trong trường hợp những con chim cánh cụt Adélie này, dường như những chuyển dịch khí hậu đã giúp cho quần thể trên Đảo Ross phát triển thịnh vượng đang đe dọa những quần thể trên vùng bán đảo; vì không khí ấm hơn có thể mang nhiều hơi ẩm hơn, mưa tuyết tăng lên ở vùng bán đảo, làm hạn chế những vùng đất sinh sản không đóng băng của chim cánh cụt.

alt
 

Săn tìm neutrino

Tại Nam Cực, các nhà thiên văn vật lí khoan sâu 1,5 dặm vào trong băng để tìm neutrino, những hạt hạ nguyên tử là sản phẩm của những sự kiện vũ trụ dữ dội. Vì neutrino rất nhỏ và trung hòa điện, nên chúng có thể truyền xuyên qua vũ trụ mà không bị giao thoa, mang theo chúng những thông tin về nguồn gốc vật lí thiên văn xa xôi của chúng.

Các nhà nghiên cứu tại dự án IceCube sẽ đặt một sợi dây của Module Quang Kĩ thuật số vào trong lỗ khoan này, sợi dây có thể phát hiện ra tín hiệu mờ nhạt được sinh ra khá hiếm hoi khi một neutrino va chạm trực tiếp với hạt nhân của một nguyên tử trong một phân tử băng.

alt
 

Ánh lóe màu xanh của hạt muon

Những sợi dây của Module Quang Kĩ thuật số (DOM) hạ xuống những lỗ khoan sâu, khảo sát trong băng tìm những hạt neutrino. Khi một neutrino va chạm với một hạt nhân nguyên tử, một hạt mới gọi là muon được sinh ra, phát ra một ánh lóe màu lam nhạt trong lớp băng trong suốt mà DOM có thể phát hiện ra.

Một dây DOM về cơ bản là một chiếc kính thiên văn hướng vào lòng đất: DOM sẽ tìm kiếm những neutrino phát sinh trong bầu trời phương bắc, đi xuyên qua Trái đất mà không bị cản trợ, và tự bắn chúng vào băng Nam cực.

alt
 

Thế giới bên kia

Một trong vài ba vùng không bị đóng băng vĩnh cửu ở Nam Cực, Thung lũng Khô McMurdo là nơi có một số mảnh đất lạnh lẽo nhất và khô cằn nhất trên Trái đất. Những tính chất này khiến Thung lũng Khô khác thường đến mức chúng giống trên sao Hỏa hơn là đa phần còn lại của Trái đất – và do đó, nó là một trạm nghiên cứu lớn dành cho những nhà khoa học hành tinh không mua nổi vé lên sao Hỏa.

Theo Joseph Levy, một nhà địa chất tại trường đại học bang Portland State, người vận áo xanh ở trong hình, Thung lũng Taylor ở Nam Cực có những điều kiện bề mặt giống như trên sao Hỏa cách nay chừng 3 tỉ năm trước.

 

alt

Khí cầu nghiên cứu không khí sạch nhất hành tinh

Tại Trạm Nam Cực Amundsen-Scott, nhà khí tượng học Timothy Markle đang chuẩn bị thả một khí cầu thời tiết. Các khí cầu trước tiên phải được làm cho nóng lên để lấy lại tính đàn hồi của chúng, tính chất đã bị tước khỏi chúng lúc nằm trong kho ở nhiệt độ bề mặt – 4 độ Fahrenheit vào mùa hè ở nam bán cầu.

Khí cầu thời tiết này chủ yếu sẽ đo nhiệt độ, áp suất không khí, và tốc độ gió, nhưng những khí cầu khác sẽ lấy mẫu không khí để đo hàm lượng những chất khí khác nhau như carbon dioxide và oxygen. Không khí lấy mẫu từ khu vực không khí sạch của Nam Cực (một vùng trong đó không khí lưu thông, xe cộ mặt đất, và cả đi lại trên đôi chân cũng hết sức hạn chế) được xem là không khí sạch nhất trên Trái đất.

alt
 

Bóng đổ của thiên hà

Kính thiên văn Nam Cực, đã bắt đầu những quan sát khoa học hồi năm 2007, khảo sát bầu trời trong vùng bức xạ nền vi sóng vũ trụ, “ánh le lói” của Big Bang. Các electron tự do trong những cụm thiên hà gây nhiễu đối với bức xạ trên, để lại ‘vết bóng’ trong bức xạ nền mà các nhà thiên văn vật lí đã sử dụng để nhận ra những cụm thiên hà trước đây chưa biết tới.

Nam Cực là nơi tốt nhất hành tinh cho những quan sát này, vì nó nằm trên vùng bình nguyên cao gần như hai dặm, và không khí lạnh ở trên cao chứa rất ít hơi nước gây nhiễu đối với bức xạ.

Theo Discover Magazine


Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Tạo bảng điểm online

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 52)
22/05/2019
Vụ Nổ Lớn Nguồn gốc của lí thuyết Vụ Nổ Lớn (Big Bang) nằm ở thực tế chính không gian đang dãn nở. Nếu Vũ trụ hiện
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 51)
22/05/2019
Lí thuyết nhiễu loạn Trong khi các nhà vật lí có thể tính ra nghiệm cho các toán tử Hamiltonian tương ứng với, nói ví dụ,
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 4)
22/05/2019
SỰ TRỖI DẬY CỦA TÊN LỬA V-2 Dưới sự lãnh đạo của von Braun, các công thức trên giấy và bản phác thảo của Tsiolkovsky
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 3)
22/05/2019
PHẦN I: RỜI TRÁI ĐẤT – LEAVING THE EARTH Bất cứ ai ngồi trên đỉnh của hệ thống nạp đầyu nhiên liệu hydro-oxygen lớn nhất
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 50)
21/05/2019
Nguyên lí tương ứng Cơ học lượng tử giải quyết vật lí học của cái rất nhỏ và, như chúng ta thấy, hành trạng lượng
Từ trường của vũ trụ vô cùng yếu
20/05/2019
Từ trường của toàn bộ vũ trụ yếu hơn 2,5 tỉ lần so với của một nam châm tủ lạnh, theo một phân tích mới. “Xét theo
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 4)
20/05/2019
TỪ TÍNH TRONG NÃO Trong thập kỷ qua, nhiều thiết bị công nghệ cao mới đã bước vào bộ công cụ của các nhà thần kinh học,
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 3)
20/05/2019
MRI: CỬA SỔ NHÌN VÀO TRONG BỘ NÃO Để hiểu lý do tại sao công nghệ mới triệt để này đã giúp giải mã bộ não đang suy

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com