Vì sao Đại kim tự tháp đứng vững qua các trận động đất suốt hàng ngàn năm?

Suốt hơn 4000 năm qua, Đại kim tự tháp Giza vẫn đứng hiên ngang giữa sa mạc Ai Cập. Cụm công trình khổng lồ này đã trải qua nhiều trận động đất lớn, bao gồm trận động đất 6,8 độ vào năm 1847 và trận động đất 5,8 độ năm 1992.

Một công bố mới đây trên tạp chí Scientific Reports đã đưa ra nhiều phát hiện về khả năng chống động đất đáng kinh ngạc của công trình kiến trúc cổ đại này.

Trong nhiều năm, các nhà địa chấn học đã nghiên cứu công trình này để tìm hiểu cách nó chịu được các rung chấn mạnh. Bằng cách theo dõi cách năng lượng lan truyền qua cấu trúc của kim tự tháp, nhóm nghiên cứu phát hiện người Ai Cập cổ đại đã biết cách phân bổ ứng suất cơ học rất hiệu quả.

Các nhà khoa học đã lắp đặt các cảm biến tinh vi tại 37 vị trí khác nhau quanh quần thể kiến trúc cổ đại, bao gồm cả những khoang sâu nhất bên trong kim tự tháp và khu vực nền đất xung quanh.

Họ phát hiện 76% các rung động xảy ra bên trong công trình tập trung ở một tần số nhất định, trong khoảng từ 2,0-2,6 hertz. Trong khi đó, phần nền đất tự nhiên bên dưới rung ở tần số thấp hơn nhiều, chỉ khoảng 0,6 hertz.

Sự chênh lệch lớn về tần số này chính là “bộ giảm chấn” nhân tạo của kim tự tháp. Khác biệt đó ngăn các rung chấn mạnh từ mặt đất khuếch đại khi truyền lên các khối đá trong trường hợp xảy ra động đất.

Bên trong thiết kế của kim tự tháp cũng có một cơ chế bảo vệ. Khi đo đạc tại các khu vực phía trên, các nhà khoa học nhận thấy những Phòng giảm tải (Relieving Chambers) - các không gian bằng đá granite lớn xếp chồng ngay phía trên Phòng Nhà vua (King's Chamber) - có mức khuếch đại rung động thấp hơn nhiều so với dự đoán.

Điều này cho thấy các khoang phía trên có thể đóng vai trò như một vùng đệm kết cấu, hấp thụ động năng trước khi năng lượng này có thể làm hư hại trần của phòng mộ chính bên dưới; đồng thời phù hợp với giả thuyết thiết kế của các phòng giảm tải góp phần giảm ứng suất tác động lên Phòng Nhà vua.

“Những phát hiện này cung cấp bằng chứng định lượng thuyết phục cho thấy các kiến trúc sư Ai Cập cổ đại sở hữu hiểu biết sâu sắc về địa kỹ thuật”, nhóm nghiên cứu từ Viện Nghiên cứu Thiên văn và Địa vật lý Quốc gia Ai Cập cho biết.

Công trình được xây trực tiếp trên nền đá vôi rắn chắc, yếu tố cũng giúp bảo vệ kim tự tháp khỏi hiện tượng rung lắc dữ dội, thậm chí có thể làm sụp đổ các tòa nhà cao tầng hiện đại.

Đại kim tự tháp, hay còn được biết đến là Kim tự tháp Khufu được xây dựng vào khoảng năm 2580-2560 trước Công nguyên, là một trong những công trình cổ đại được nghiên cứu nhiều nhất trên thế giới.

Đây là kim tự tháp lớn nhất trong ba kim tự tháp ở Giza. Ban đầu, công trình cao khoảng 146,6m, dù ngày nay đã thấp hơn một chút do xói mòn và mất đi lớp đá ốp bên ngoài. Kim tự tháp được xây dựng bằng khoảng 2,3 triệu khối đá vôi, mỗi khối nặng khoảng 2 đến 15 tấn.

Dù chưa thể khẳng định những người xây dựng kim tự tháp hiểu rõ vật lý địa chấn, các nhà nghiên cứu vẫn cho rằng kiến thức hình học và kỹ thuật xây dựng của họ đã đạt đến trình độ tiên tiến để tạo ra những thiết kế có kết cấu kỹ thuật chống động đất, được người hiện đại công nhận có hiệu quả cao.