Năng lượng mà động đất giải phóng đi về đâu?

Việc đo đạc chính xác lượng năng lượng ngay tại chỗ vô cùng khó khăn, thậm chí là bất khả thi, nhưng mới đây đội ngũ chuyên gia địa chất tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã tìm được cách xác định năng lượng từ động đất đi về đâu.

Bằng mô hình mô phỏng động đất trong phòng thí nghiệm, họ đã thành công đo đạc tổng lượng năng lượng cũng như tỉ lệ năng lượng chuyển thành nhiệt, gây rung lắc, gây nứt vỡ.

Nhóm nghiên cứu đưa mẫu đá granite dạng bột (mỗi mẫu khoảng 10mm2 và dày 1 mm) vào giữa 2 piston nhỏ rồi bọc toàn bộ bằng lớp vỏ vàng. Sau đó họ dùng từ trường mạnh đưa số hạt từ tính của bột di chuyển cùng một hướng lẫn cùng cường độ trường. Họ lập luận rằng bất cứ thay đổi nào về hướng và cường độ trường đều là dấu hiệu về mức độ nhiệt mà một khu vực từng trải qua do địa chấn.

Tất cả mẫu sau khi chuẩn bị xong đều được đặt vào thiết bị tạo áp suất chế tạo riêng. Nhóm nghiên cứu tăng dần áp suất tương tự áp suất mà lớp đá nằm sâu 10 - 20km phải chịu, đo rung lắc bằng cảm biến áp điện.

Vùng đá dịch chuyển trong mô hình mô phỏng động đất phòng thí nghiệm - Ảnh: MIT

Các chuyên gia địa chất MIT ghi nhận chỉ 10% năng lượng của mô hình động đất phòng thí nghiệm gây rung lắc, chưa đến 1% gây nứt vỡ và tạo nên bề mặt mới.

Phần lớn năng lượng (trung bình 80%) làm nóng khu vực xung quanh tâm chấn. Nhiệt độ tăng lên (từ nhiệt độ phòng lên 1.200 độ C) làm tan chảy vật chất ở gần, biến chúng thành chất lỏng nóng trong thời gian ngắn.

Nhóm nghiên cứu còn phát hiện tổng lượng năng lượng của động đất phụ thuộc lịch sử biến dạng của khu vực xảy ra động đất (mức độ đất đá bị dịch chuyển và xáo trộn bởi các chuyển động kiến tạo trước đó). Tỉ lệ năng lượng chuyển thành nhiệt, gây rung lắc, gây nứt vỡ cũng bị ảnh hưởng bởi lịch sử biến dạng.

“Lịch sử đó ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính vật chất của đá. Ở mức độ nào đó nó quyết định cách đá sẽ dịch chuyển”, theo nghiên cứu sinh MIT Daniel Ortega-Arroyo.

Kết quả nghiên cứu trên có thể giúp giới chuyên gia dự báo khả năng xảy ra động đất ở khu vực từng hứng chịu thiên tai này trước đây. Khi biết được mức độ rung lắc mà một trận động đất trong quá khứ từng tạo ra, họ sẽ ước tính được mức độ ảnh hưởng đến phần đá ngầm qua đó hiểu rõ khu vực bị thiên tai dễ bị tổn thương ra sao trong tương lai.

Phó giáo sư địa vật lý Matěj Peč cho biết: “Chúng ta không bao giờ có thể tái tạo sự tái tạo của Trái đất, vì vậy phải cô lập bản chất vật lý của những gì đang xảy ra lúc động đất trong phòng thí nghiệm. Chúng tôi hy vọng sẽ hiểu được quá trình và ứng dụng vào tự nhiên”.

Cẩm Bình