Công cụ mới theo dõi sóng âm dưới nước có thể tìm thấy MH370

Nhìn vào đại dương, vào hồ nước, hoặc ngay cả một cái ao, bạn có thể tự hỏi những gì xảy ra với những con sóng mà bạn nhìn thấy khi chúng "biến mất". Những sóng bề mặt này có xu hướng càng ngày càng nhỏ cho đến khi bạn không thể nhìn thấy chúng nữa. Nhưng chúng vẫn tiếp tục đi qua bề mặt nước ở độ sâu thấp hơn. Những "sóng âm trọng lực" này có thể di chuyển hàng ngàn cây số không bị xáo trộn, và thậm chí vượt qua cả đại dương.

Những sóng nén này được tạo ra bởi sự thay đổi đột ngột áp suất nước. Chúng có thể được gây ra bởi bất cứ thứ gì từ tàu ngầm, động đất và lở đất, cho đến rơi thiên thạch hoặc các vật thể khác tác động lên mặt biển. Và mặc dù chúng là sóng "âm thanh", nhưng chúng lại nằm dưới ngưỡng nghe của con người - cách duy nhất để bắt được và ghi âm chúng là sử dụng hydrophone, một loại micro đặc biệt hoạt động dưới nước.

Tổ chức Hiệp ước Cấm Thử nghiệm Hạt nhân Toàn diện (CTBTO) có nhiều trạm hydrophone đặt ở các đại dương trên toàn thế giới. Tổ chức này sử dụng chúng để phát hiện sóng xung kích mà có thể là hậu quả của một vụ thử nghiệm hạt nhân dưới nước - nhưng chúng tôi đã tìm ra cách sử dụng các tín hiệu này để tìm ra ở đâu và khi nào sóng âm ban đầu được tạo ra.

Tìm kiếm với âm thanh

Một số trạm của tổ chức này như HA01, nằm ngoài khơi Cape Leeuwin ở Tây nam Australia, có ba hydrophone. Cấu hình này cho phép chúng ta tính toán hướng sóng một cách khá chính xác bởi vì các sóng tới đã chạm vào hydrophone theo một trật tự nhất định, tương tự như sóng âm thanh chạm vào tai người. Nhưng không giống như âm thanh được xử lý bởi bộ não của chúng ta, một mình hydrophone không thể dễ dàng cho biết sự kiện này đã được phát ra ở bao xa, hoặc cái gì đã tạo ra nó.

Để làm điều này, chúng tôi đã sử dụng các công cụ toán học để xem xét cách sóng âm trọng lực diễn ra. Khi các sóng này đi qua mặt nước, chúng sẽ phân tán. Điều này có nghĩa là các nhóm sóng được tạo ra bởi cùng một nguồn bắt đầu lan đi gần nhau, nhưng có xu hướng trở nên rải rác hơn khi chúng di chuyển xa hơn - đó là vì sóng âm tần số thấp hơn thì di chuyển chậm hơn một chút so với các sóng âm ở tần số cao hơn. Bằng cách xem các tần số phân tán ra sao, chúng ta có thể ước tính sóng đã đi bao xa, và ước tính vị trí chúng xuất phát.

Nghiên cứu của chúng tôi ban đầu được thúc đẩy bởi mong muốn có thêm kiến ​​thức về sự việc liên quan đến chuyến bay bị mất MH370. Để xác nhận ý tưởng của mình, chúng tôi đã thử làm việc với hai trận động đất mạnh 5,1 độ richter và cố gắng tìm vị trí theo phương pháp của mình. Vụ động đất này đã hoàn toàn được xác định vị trí bởi các máy đo địa chấn. Độ chính xác khá tốt (với những sai số khoảng 100-150km), xem xét điều này trong trường hợp các tín hiệu đã di chuyển được 2.000km và 5.000 km, và các hydrophone đã thu các tiếng ồn khác do gió bề mặt, thuyền, nguồn dưới nước khác.

Trong nghiên cứu, chúng tôi cũng tìm thấy một tín hiệu rất thú vị đến từ một khu vực gần vòng tròn Nam Cực. Tín hiệu này có vẻ hơi giống như cái mà chúng tôi thu được bằng cách thả một quả cầu nặng vào một cái bể lớn, sâu 40 mét, trong một loạt các thí nghiệm. Chúng tôi nghĩ rằng tín hiệu đại dương này có thể đã được gây ra bởi một thiên thạch, nhưng vẫn chưa xác nhận điều này với NASA.

MH370

Kể từ khi xác nhận kỹ thuật này, chúng tôi đã sử dụng các phương pháp tự động tiên tiến để tìm các tín hiệu ẩn giấu trong những giờ mà dữ liệu được ghi lại tại trạm hydrophone ngoài khơi Cape Leeuwin trước thời gian chuyến bay MH370 báo hết nhiên liệu. Chúng tôi đã có thể tìm và xác định khu vực hai tín hiệu rất mờ nhạt - mười phút sau khi vệ tinh cuối cùng liên lạc với máy bay - nhưng xa bán kính khu vực xảy ra; và khoảng gần một giờ sau đó, gần với vị trí cuối cùng hơn nơi mà máy bay liên lạc lần cuối với một vệ tinh.

Mặc dù chúng tôi đã xác định được hai điểm quanh khoảng thời gian MH370 biến mất, nhưng chúng tôi không thể nói với bất kỳ sự chắc chắn nào rằng những điều này có liên quan đến chiếc máy bay. Cũng giống như trong một nhà hàng bận rộn, càng khó khăn hơn để nhận ra tiếng nói cá nhân khi tiếng ồn trong phòng trở nên to hơn. Những gì chúng tôi thật sự biết là hydrophone thu nhận tín hiệu yếu ở các địa điểm này; và theo tính toán, các tín hiệu đó là từ một số nguồn ở Ấn Độ Dương.

Các thông tin này đã được thông qua Cục An toàn Giao thông Úc - Cơ quan chính phủ dẫn đầu tìm kiếm MH370 cho đến khi nó bị tạm ngừng hoạt động vào ngày 17 tháng 1 năm 2017. Chúng tôi dự đoán rằng hiện tại và trong tương lai, nguồn thông tin mới này có thể được sử dụng kết hợp với một loạt các dữ liệu khác mà các cơ quan chức năng sử dụng để tìm kiếm các vật thể biến mất trên biển.

Đào Hiền (Tổng hợp)