SOHA NEWS
LTS: Cách đây 57 năm, con tàu Phương Đông 1 (Vostok 1) chở phi hành gia người Liên Xô Yuri Gagarin (1934 – 1968) lần đầu tiên trong lịch sử đưa con người vượt qua khí quyển Trái Đất bay ra ngoài không gian rộng lớn và đầy bí ẩn. Ngày 12/4/1961 năm ấy chính thức mở ra kỷ nguyên chinh phục vũ trụ của loài người. Sau gần 6 thập kỷ không ngừng phát triển, nhân loại đã có những tiến bộ vượt bậc trong hành trình khai phá không gian.
Trở lại với Trái Đất, hành tinh đứng thứ 3 trong Thái Dương Hệ, giới khoa học thường truyền tai nhau rằng: Chúng ta biết về bề mặt Mặt trăng còn nhiều hơn lòng đại dương sâu thẳm! Nói vậy để hiểu rằng, đại dương là một thế giới rộng lớn, vô cùng bí ẩn đối với con người. Hành trình chinh phục đại dương cũng khó khăn như chính việc con người khám phá không gian.
Ta đã bao giờ tự hỏi, con người khám phá đại dương từ bao giờ, những gì chúng ta biết là gì và những gì chúng ta chưa biết về đại dương là gì? Tập tài liệu tựa đề "Lược sử khám phá đại dương của con người" của trường Đại học Dartmouth (Mỹ) ít nhiều cho ta cái nhìn về hành trình khám phá thế giới mà con người mới chỉ hiểu được 5% này.
KHAI PHÁ ĐẠI DƯƠNG: HÀNH TRÌNH GẦN 400 NĂM CỦA NHÂN LOẠI
Đại dương bao phủ 71% bề mặt Trái Đất, thế nhưng, một thực tế thách thức giới khoa học hiện đại, đó là: Nhân loại chỉ mới khám phá được 5% thế giới rộng lớn ấy.
Ham muốn thám hiểm đại dương sâu thẳm đã khiến con người chế tạo không ngừng nghỉ những phát minh vượt bậc: Từ tàu thuyền để đi trên biển đến việc phát triển công nghệ âm thanh, xây dựng tàu ngầm và phát triển hàng loạt thiết bị lặn biển cũng như robot thám hiểm đại dương...
Để có được những phát minh vượt bậc về công nghệ hiện đại, tư duy khám phá và hành trình hiện thực hóa tư duy ấy diễn ra như thế nào? Hãy trở về...
Những năm của thế kỷ 19
Thời đó, người ta tin rằng, sự sống không thể tồn tại ở lòng đại dương sâu thẳm.
Bởi, ở độ sâu 200m: Ánh sáng Mặt trời dần bị bóng tối của đại dương nuốt chửng.
4.000m dưới đại dương: Nhiệt độ gần như rơi xuống mức đóng băng. Áp suất nước lớn đến mức có thể phá vỡ lồng ngực của con người. Không ánh sáng đồng nghĩa với sự sống khó tồn tại.
Vực thẳm Challenger, điểm sâu nhất của Mariana, khoảng 10.916m. Ảnh minh họa
Đến năm 1868, nhà tự nhiên học người Scotland - Sir Charles Wyville Thomson (1830 - 1882) đã thuyết phục Hội Hoàng gia Anh ủng hộ một dự án nạo vét biển sâu ở Bắc Đại Tây Dương. Sir Charles Wyville Thomson đã sử dụng một công cụ gọi là nạo vét sinh học biển, một mạng lưới với một bộ máy đào được sử dụng để tiếp cận đáy đại dương và bắt các dạng sống.
Trước đó, bản nạo vét gốc do nhà tự nhiên học người Đan Mạch Otto Friedrich Muller (1730 – 1784) phát triển năm 1830, không có cơ chế đóng cửa, vì vậy các mẫu thường rơi ra, khiến cho các nhà khoa học thời đó tin rằng không có sự sống tồn tại trên hoặc dưới đáy đại dương.
Trên tàu khu trục lớp L HMS Lightning (G55) của Hải quân Hoàng gia Anh, Sir Charles Wyville Thomson cho nâng cấp máy nạo vét, từ đó, giúp ông có thể thu thập các loại bọt biển, động vật giáp xác, động vật thân mềm và các sinh vật khác ở độ sâu khoảng 550m dưới lòng biển.
Dự án này đã thúc đẩy các cuộc thăm dò biển sâu cho các năm về sau. Cụ thể, vào năm 1872, Sir Charles Wyville Thomson dẫn đầu đoàn khoa học thực hiện dự án thăm dò biển dài 3,5 năm trên tàu H.M.S. Challenger.
Sau gần 4 năm, dự án dài hơi này đã giúp các nhà khoa học phát hiện được 4.417 loài sinh vật biển mới, và hàng trăm mẫu nước biển khác nhau. Điều đáng buồn là, Sir Charles Wyville Thomson đã mất trước khi tên của hơn 4.400 loài sinh vật biển được biên soạn đầy đủ. Về sau, Sir John Murray, một nhà hải dương học người Scotland, đã hoàn thành nốt công việc còn dang dở này và xuất bản 50 tập sách về những kết quả và khám phá của con tàu Challenger.
Đại dương sâu bao nhiêu?
Trong thế kỷ 18, người Viking đo độ sâu của biển bằng cách thả một vật nặng bằng chì nối với dây thừng xuống lòng biển. Khi vật nặng chạm đáy biển, họ sẽ lấy chiều dài dây thừng ngấm nước để tìm ra độ sâu tại khu vực biển đó. Đây là phương pháp đo mực nước bằng sải, với 1 sải bằng 1,82m.
Về sau, vào năm 1872, Sir William Thomson thay thế dây thừng bằng dây đàn piano mỏng hơn và phát minh ra máy âm thanh Thomson. Máy âm thanh Thomson cung cấp các phép đo chính xác hơn về độ sâu đại dương và được sử dụng cho nhiều cuộc thám hiểm khác về sau.
Từ năm 1873 đến 1874, Tư lệnh Hải quân Mỹ George Belknap (1832 – 1903) đã sử dụng máy phát thanh Thomson để thám hiểm Thái Bình Dương. Trong thời gian đó, ông đã phát hiện ra sống núi đại dương Juan de Fuca Ridge, rãnh Aleutian và rãnh Nhật Bản.
Năm 1874, chuẩn đô đốc Hải quân Mỹ Charles Sigsbee (1845 – 1923) cải tiến máy âm thanh Thomson lớn hơn và thay thế dây đàn piano bằng dây thép. Máy mới này được mệnh danh là "máy nghe nhạc Sigsbee" và trở thành mô hình đo độ sâu của đại dương cơ bản trong 50 năm về sau.
Sau sự kiện con-tàu-không-thể-chìm Titanic vĩnh viễn nằm dưới đáy đại dương năm 1912, giới khoa học thời bấy giờ nỗ lực không ngừng để phát minh ra một cơ chế âm thanh có khả năng phát hiện vật thể trong lòng biển.
Kết quả, 2 năm sau, 1914, nhà phát minh người gốc Canada Reginald A. Fessenden (1866-1932) đã phát minh ra Fessenden oscillator. Fessenden oscillator sử dụng như một phương tiện định vị vật thể bằng âm thanh. Với phát minh mới của mình, Reginald A. Fessenden đã tiến hành các thử nghiệm khác nhau về tiếng vang và có thể phát hiện một tảng băng ngầm cao 40m, dài 450m.
Tàu ngầm. Ảnh minh họa.
Trong Thế chiến I (từ 1914 đến 1918), các nhà nghiên cứu đã "nâng cấp" Fessenden oscillator thành SONAR để phát hiện tàu ngầm dưới nước.
Hệ thống SONAR được sử dụng để đo quét sườn - thường được sử dụng trong nghiên cứu địa chất biển. SONAR quét sườn tham gia các dự án dò tìm các vật thể bị chìm như tàu Titanic hay máy bay rơi... Ngoài ra, hệ thống SONAR còn có khả năng lập bản đồ địa hình vùng nước, đo độ sâu cũng như xác định trạng thái đáy nước (là đá, thảm thực vật, dị vật, bùn...)
Khát vọng lặn xuống vùng biển sâu xanh thẳm
Sau khi xác định được độ sau cũng như địa hình của đáy biển, các nhà khoa học mong muốn tận mắt nhìn thấy địa hình của đáy đại dương. Điều này tất yếu dẫn đến sự ra đời và cải tiến của tàu ngầm.
Vậy, chiếc tàu ngầm đầu tiên của thế giới ra đời năm nào?
Nhà phát minh, nhà khoa học người Hà Lan Cornelis Jacobszoon Drebbel (1572-1633) đã sáng chế ra chiếc tàu ngầm đầu tiên trên thế giới vào những năm 1620. Sau khi tham khảo bản thiết kế đầu tiên của nhà toán học người Anh William Bourne, Cornelis Jacobszoon Drebbel đã chế tạo chiếc tàu ngầm có dạng quả trứng, bằng gỗ, được bịt kín bằng da động vật. Còn tàu ngầm thô sơ này lặn được ở độ sâu 4,5m!
Chiếc tàu ngầm đầu tiên trên thế giới được Cornelis Jacobszoon Drebbel biểu diễn trên sông Thames trước sự kinh ngạc của mọi người. Ảnh minh họa.
Kể từ đó, ngày càng có nhiều cải tiến trong thiết kế tàu ngầm. Năm 1800, Robert Fulton chế tạo một chiếc tàu ngầm mang tên Nautilus dưới sự tài trợ của Napoléon Bonaparte. Tàu ngầm Nautilus chứa đủ không khí cho 4 người và 2 ngọn nến thở-cháy trong 3 giờ đồng hồ.
Đến Thế chiến I, động cơ diesel đã được thêm vào các thiết kế tàu ngầm. Năm 1954, tàu ngầm USS Nautilus là một trong những tàu ngầm đầu tiên trên thế giới chạy bằng năng lượng hạt nhân, cải tiến rất lớn so với động cơ diesel và động cơ điện. Sự đổi mới của tàu ngầm cho phép con người đi sâu hơn xuống đại dương mà không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ lạnh và áp suất cao.
Tuy nhiên, con người vận muốn lặn xuống đáy biển nhưng không bị "thân hình" to lớn của tàu ngầm làm rào cản. Trong nhiều năm, con người lặn dưới nước và thở qua ống lau sậy dài như ống thở.
Quay trở lại năm 1690, nhà vật lý, thiên văn học người Anh Edmond Halley (1656 – 1742) được cấp bằng sáng chế chuông lặn. Sau đó, vào năm 1788, John Smeaton bổ sung một máy bơm vận hành bằng tay để cung cấp oxy hiệu quả hơn.
Sức sáng tạo của con người là không ngừng nghỉ theo thời gian. Vài thập kỷ sau, các nhà khoa học đã nghiên cứu để tạo ra một bình oxy giúp thợ lặn có thể theo bên mình.
Kỷ nguyên khám phá đại dương đã được mở ra với sự xuất hiện của bộ đồ lặn kèm bình oxy, tàu ngầm và hệ thống SONAR. Từ đây, các nhà khoa học có thể khám phá những bí ẩn bên dưới lòng đại dương sẩu thẳm.
Đến mong mỏi truy tìm bí mật dưới lòng đại dương
Được trang bị thiết bị và công nghệ mới, con người đã có thể mạo hiểm tiến vào các vùng biển sâu. Trước đây người ta tin rằng sự sống không thể tồn tại ở vùng biển sâu do thiếu ánh sáng, nhiệt độ lạnh và áp suất cao. Tuy nhiên, việc phát hiện ra miệng phun thủy nhiệt (Hydrothermal vent) vào năm 1977 đã thay đổi lý thuyết đó.
Hình ảnh một miệng phun thủy nhiệt (Hydrothermal vent).
Theo các nhà khoa học, miệng phun thủy nhiệt là một khe nứt trên bề mặt Trái Đất, tạo ra một vùng nước nóng do địa nhiệt. Khe nứt này được tìm thấy phần lớn ở các mảng kiến tạo đang rời xa nhau, hoặc ở các vùng trũng đại dương hay khu vực núi lửa ngầm đang hoạt động.
Nhờ có nhiệt và các chất hóa học hòa tan trong vùng biển tại miệng phun thủy nhiệt nên tại những khu vực này, sự sống rất đa dạng bởi miệng phun thủy nhiệt kết nổi với magma bên dưới vỏ Trái Đất, cung cấp ánh sáng, nhiệt và lưu huỳnh. Các sinh vật như vi khuẩn lưu huỳnh xanh phát triển mạnh xung quanh các lỗ thông hơi này, chúng vô hình chung trở thành đáy của chuỗi thức ăn; các sinh vật lớn hơn như con giun ống khổng lồ, thân mềm hai mảnh, tôm hoặc các loại sên biển... ăn những vi khuẩn này. Và dĩ nhiên, để sống sót, chúng cần sống gần các miệng phun thủy nhiệt.
Ngoài ra, để thắp sáng vùng không gian u tối dưới đáy đại dương, nhiều loại động vật phát triển cơ chế tự thắp sáng cho mình. Đơn cử là loài cá quỷ Anglerfish.
Anglerfish là sinh vật xấu xí nhất, lập dị nhất trên hành tinh. Ảnh minh họa
Anglerfish là loài chuyên sống dưới đáy biển sâu, chúng được xem là sinh vật xấu xí nhất, lập dị nhất trên hành tinh. Không chỉ có cái miệng chứa đầy những chiếc răng sắc nhọn, trên đầu cá quỷ Anglerfish còn có chiếc "đèn pha" phát ra ánh sáng vừa giúp chúng soi đường, vừa thu hút con mồi.
Một trong những sinh vật khổng lồ sinh sống dưới biển sâu là mực khổng lồ, có thể dài gần 20m. Giới khoa học chưa biết nhiều về sinh vật bí ẩn này bởi họ chỉ mới thấy xác chúng lênh đênh trên mặt biển.
HÀNH TRÌNH KHÁM PHÁ ĐẠI DƯƠNG: CÒN DÀI VÀ NGOÀI SỨC TƯỞNG TƯỢNG
Sự hiếu kỷ của loài người, ở một khía cạnh khác, giúp cho chúng ta tạo nên những cuộc cách mạng trong khoa học nói chung và hành trình khai phá đại dương nói riêng.
Sự phát triển của thiết bị âm thanh và sonar không chỉ cho phép các nhà khoa học lập bản đồ đáy đại dương, mà còn cho phép phát hiện vật thể trong nước. Công nghệ này cho phép tàu ngầm điều hướng vùng nước sâu tối. Đổi lại, tàu ngầm không chỉ cung cấp vận chuyển và hình ảnh của biển sâu, mà còn là công cụ chiến thuật.
Thiết bị lặn mới và cải tiến cho phép con người trải nghiệm những rạn san hô tuyệt đẹp dưới đại dương cùng như khám phá những bí ẩn của những xác tàu chìm sâu dưới đáy biển hoang lạnh.
Mới chỉ có 5% đại dương được nhân loại khám phá cho đến ngày nay. Tương lai vẫn còn dài và sẽ mở ra những tiến bộ khoa học mới để chúng ta có cơ hội thấu hiểu thế giới rộng lớn ngay trên Trái Đất mình đang sống!
95% còn lại của đại dương còn ẩn mình trong bức mành tối. Vì chưa thể hiểu được đại dương nên chúng ta "được phép" nghĩ rằng, ở đâu đó ngoài những đại dương rộng lớn kia đang có những sinh vật khổng lồ, thực sự đáng sợ và nằm ngoài sức tưởng tượng của chúng ta.
Chúng ta sẽ mãi không thể hiểu đại dương chứa điều bí ẩn gì đến khi khám phá ra hết nó. Ảnh minh họa.
Bài viết sử dụng nguồn: Tài liệu của trường Đại học Dartmouth (Mỹ)