Những thí nghiệm khoa học lạnh lẽo nhất ở Nam Cực

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.