Trận động đất Tohoku tàn phá Nhật Bản hôm 11/3 đã làm thay đổi trường hấp dẫn của Trái đất đủ để ảnh hưởng đến quỹ đạo của các vệ tinh. Quỹ đạo bị biến đổi của các vệ tinh cho thấy trận địa chấn kinh hoàng hồi đầu năm còn mạnh hơn và sâu hơn so với cái mà những thiết bị trên Trái đất đo được.
Đây là kết quả mang lại bởi cặp phi thuyền song sinh thuộc Thí nghiệm Hồi phục Hấp dẫn và Khí hậu (GRACE), bay cách nhau 220 km trong một quỹ đạo vùng cực ở cách bề mặt Trái đất khoảng 500 km. Nhiệm vụ của GRACE là lập bản đồ trường hấp dẫn của Trái đất, và nó làm công việc này bằng cách theo dõi tác dụng của những sự biến thiên nhỏ trong trường hấp dẫn đối với quỹ đạo của các vệ tinh và khoảng cách thay đổi giữa chúng.
Trường hấp dẫn của Trái đất thay đổi mỗi khi có một sự phân bố lại khối lượng trên bề mặt của nó. Đât có thể là kết quả của tuyết lở, lũ lụt, băng tan – hoặc động đất. “Trường hấp dẫn bị xáo trộn như thế dh đến quỹ đạo vệ tinh,” Shin-Chan han thuộc Trung tâm Du hành Vũ trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, cho biết.
Cảm nhận động đất. (Ảnh: NASA)
Siêu địa chấn
Han và các đồng sự đã nghiên cứu các tác động của hai trận siêu địa chấn trước đây – trận động đất Sumatra-Andaman hồi năm 2004 ở Indonesia và trận động đất hồi năm ngoái ở Chile. Sau khi GRACE được phóng lên quỹ đạo hồi năm 2002, thì đây là những trận động đất duy nhất từng có một tác động có thể đo được đối với quỹ đạo của các vệ tinh – giờ là đến trận động đất Tohoku.
Đội của Han đã sử dụng cơn siêu địa chấn mới nhất đó chứng minh rằng sự nhiễu loạn của quỹ đạo vệ tinh có thể dùng để độc lập ước tính độ lớn và vị trí của những trận động đất, cùng với những ước tính dựa trên máy ghi địa chấn trên mặt đất và các phép đo GPS.
Các nhà nghiên cứu đã tính ra vận tốc tương đối của hai vệ tinh thay đổi như thế nào khi chúng đi qua những vùng bị ảnh hưởng. GRACE cũng ghi được các biến thiên trọng trường do những quá trình khác gây ra, nhưng những tín hiệu nền này biến đổi với cỡ thời gian lớn hơn cỡ thời gian của động đất, và vì thế có thể nhận ra và loại trừ.
Sứ mệnh mới
Tín hiệu còn lại cho thấy tốc độ mà khoảng cách giữa hai vệ tinh GRACE thay đổi – cái gọi là tốc độ tầm – trong tháng sau động đất cao gấp hai lần so với trong tháng trước khi xảy ra sự kiện.
Sau đó, các nhà nghiên cứu đã xây dựng các mô hình động đất bằng dữ liệu từ máy ghi địa chấn và các thiết GPS trên mặt đất, và ước tính tốc độ tầm của các vệ tinh sẽ là bao nhiêu trong những mô hình này. Họ tìm thấy một mô hình trong đó trận động đất có độ lớn 9,1 và xảy ra trong lớp vỏ dưới của Trái đất là ở gần tốc độ tầm thực tế nhất. Trái lại, những ước tính thông thường mang lại độ lớn của trận động đất Tohoku là 9,0 và xảy ra trong lớp vỏ trên.
NASA và DLR, cơ quan vũ trụ Đức, những đối tác liên minh trong dự án GRACE, đang lên kế hoạch cho một sứ mệnh mới sẽ đo trọng trường của Trái đất biến thiên như thế nào với độ chính xác cao hơn. Kế hoạch này sẽ cho phép các vệ tinh theo dõi những trận động đất với độ lớn xuống vỡ 7,5 xảy ra hầu như mỗi tháng ở đâu đó trên Trái đất.
Han đã trình bày các kết quả trên tại cuộc họp mùa thu của Hiệp hội Vật lí Địa cầu Hoa Kì ở San Francisco trong tuần này.
Nguồn: New Scientist
