Chỉ vài tháng nữa thôi, vệ tinh nghiên cứu nước trị giá 1,2 tỷ USD của NASA sẽ cách mạng hóa ngành thủy văn học
Lên không nhờ tên lửa Falcon 9 của SpaceX, Vệ tinh Địa thế của Đại dương và Nước trên Mặt đất SWOT nghiên cứu cách những xoáy nước đại dương vô hình hấp thụ nhiệt thừa của Trái Đất.
Bấy lâu nay, chúng ta chưa đánh giá đúng các xoáy nước đại dương. Với đường kính từ vài kilomet tới vài trăm kilomet, những đường cong của nước trên bề mặt đại dương sinh ra từ những dòng hải lưu lớn, đồng thời hòa nhiệt lượng và carbon dioxide (CO2) xuống những lớp đại dương sâu hơn. Có thể tưởng tượng xoáy nước đại dương là đường nước sinh ra từ những chiếc thìa vô hình, khuấy đều một tổ hợp của cà phê và sữa.
Chúng là một trong những đặc tính nổi bật của đại dương, và là yếu tố cần có để các nhà khoa học dựng thành công mô hình khí hậu giả lập. Tuy vậy, chúng tàng hình trước đại đa số vệ tinh ta có, chỉ trừ lúc xoáy nước đại dương khuấy lên một lớp thực vật phù du xanh ngắt.
Biển Baltic năm 2019, khi lớp thực vật phù du nổi lên và phô diễn đường chảy của các xoáy nước đại dương - Ảnh: Cơ quan Không gian Châu Âu (ESA).
Cơ quan Hàng không Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) và Cơ quan không gian Pháp (CNES) dự định thay đổi điều đó. Không chỉ những dòng nước xoáy đại dương, hướng chảy của sông hồ trên mặt đất sẽ hiện hữu rõ ràng dưới con mắt tinh tường của vệ tinh SWOT - viết tắt của Surface Water and Ocean Topography (tạm dịch Địa thế của Đại dương và Nước trên Mặt đất). Dự kiến, trước ngày 15/12 tới đây vệ tinh sẽ lên không từ Căn cứ Không lực Không gian Vandenberg, California.
Trên tên lửa Falcon 9 của SpaceX, vệ tinh trị giá 1,2 tỷ USD sẽ mang theo thiết bị có thể đo đạc độ cao của mặt nước với độ chính xác tới từng centimet, từ đó giúp các nhà khoa học tính toán chính xác những chuyển động của dòng nước. “Chúng tôi đồ rằng những thay đổi mà SWOT mang lại sẽ vô cùng kịch tính”, J. Thomas Farrar, chuyên gia công tác tại Viện Hải dương học Woods Hole (WHOI) cho hay.
Với các nhà nghiên cứu đại dương, SWOT sẽ như một cặp kính tăng cường thị lực giúp họ nhìn thấu hình hài của nước. Vệ tinh tiên tiến sẽ ghi lại được những xoáy nước với đường kính chỉ 7 kilomet, và sẽ quan sát được nước trên toàn bộ bề mặt Trái Đất với chu kỳ 21 ngày/lần.
Họa sĩ minh họa vệ tinh SWOT - viết tắt của Surface Water and Ocean Topography - Ảnh: NASA.
SWOT cũng sẽ ghi lại toàn bộ mức nước của hơn 6 triệu hồ trên Trái Đất, đồng thời theo dõi được hướng chảy của những con sông có khoảng cách hai bờ chỉ trên dưới 100 mét. Vệ tinh SWOT sẽ cách mạng hóa ngành thủy văn học với những dữ liệu chính xác chưa từng có.
“Nó sẽ giúp chúng ta giải đáp cách vòng đời của nước diễn ra tại Bắc Cực và châu Phi - những địa điểm cho đến nay ta vẫn chưa có dữ liệu thực địa”. Trên đây là nhận định của Tamlin Pavelsky, một nhà thủy văn học công tác tại Đại học Bắc Carolina, cũng là đồng chỉ đạo đội nghiên cứu khoa học nước ngọt của dự án SWOT.
Suốt gần 4 thập kỷ nay, NASA và CNES đã phóng lên không một loạt các vệ tinh đo độ cao mặt nước bằng radar. Chúng đã mang về dữ liệu về mực nước biển tăng dần trong giai đoạn nóng lên toàn cầu, vốn là chỉ số giúp ngành khí tượng dự báo hiện tượng biến đổi khí hậu. Thông qua việc đo đạc độ cao của các khối nước trên bề mặt đại dương, loạt vệ tinh cũ còn giúp các nhà khoa học theo dõi các dòng hải lưu chảy quanh Địa Cầu. Tuy nhiên, độ phân giải của vệ tinh còn thấp khiến dữ liệu về sông ngòi và xoáy nước đại dương vẫn còn khuất mắt khoa học.
Vệ tinh SWOT có được hình ảnh sắc nét nhờ sự giúp đỡ của hai sào dài tới 5 mét, mỗi sào mang một ăng-ten ghi lại loạt sóng vô tuyến phát ra từ SWOT và dội lại khi va vào mặt nước. SWOT sẽ thu được những dữ liệu liên quan tới xoáy nước đại dương vốn ẩn mình trong con mắt vệ tinh cũ.
NASA mô tả cách SWOT hoạt động - Ảnh: NASA.
Số dữ liệu mới sẽ giúp ngành thủy văn học quan sát cách sông, hồ thay đổi theo mùa, đồng thời lý giải cách những hiện tượng làm thay đổi khí hậu ngắn hạn (đơn cử như El Niño) ảnh hưởng tới dòng chảy của sông ngòi. Với các nhà hải dương học, SWOT sẽ giúp ghi lại cách đập nhân tạo thay đổi mực nước sông cũng như môi trường sống của sinh vật. SWOT còn có thể quan sát những gợn nước của sông, hồ nước lớn nhỏ để mô tả một cách chi tiết quy trình tiến hóa của một dòng sông.
Chưa hết, SWOT sẽ còn theo dõi được cả nước lũ đổ về hạ nguồn. Thông tin này sẽ giúp các chuyên gia dựng những mô hình lũ lụt chính xác hơn, tuy nhiên dữ liệu truyền về không đủ nhanh để hỗ trợ các cộng đồng dân cư sơ tán tránh lũ.
Dữ liệu quý giá về các xoáy nước đại dương mới là thứ định nghĩa tính cách mạng của vệ tinh SWOT. Đơn cử, nó sẽ giúp các nhà khoa học dự đoán hiệu ứng xảy ra khi hàng ngàn xoáy nước đại dương cũng diễn ra một lúc. Những xoáy nước có đường kính chỉ vài kilomet đóng vai trò quan trọng trong điều tiết nhiệt và khí nhà kính tại các khu vực đại dương cận cực.
SWOT sẽ còn họa ra bức tranh toàn cảnh về các bờ biển, cụ thể là ảnh hưởng của nước biển dâng tới hiện tượng xâm nhập mặn. Bên cạnh đó, SWOT sẽ chỉ ra cả những xoáy nước nhỏ có khả năng làm ấm một khu vực biển động lớn, có khả năng gia tăng sức tàn phá của bão nhiệt đới.
“Chúng ta không chỉ khóa chặt nhiệt độ ở bề mặt biển, mà còn ở những lớp đại dương sâu hơn”, chuyên gia Rosemary Morrow, công tác tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không gian, Địa vật lý và Hải dương học, nhận định.
SWOT sẽ cung cấp câu trả lời quý giá, giúp cải thiện chất lượng cuộc sống của những cụm dân cư bám biển cũng như mô tả chính xác cách các “mao mạch” của Trái Đất chảy nhịp nhàng theo nhịp thở của sự sống.
