Buzz
Đôi khi, những âm thanh quan trọng nhất là những âm thanh không thể nghe thấy.
Hãy nói đến siêu âm—những sóng âm dưới phạm vi của âm thanh con người có thể nghe thấy. Mặc dù vụ nổ vũ khí hạt nhân, nổ meteor giữa trời, phun trào núi lửa và cơn giông tức giận tạo ra nhiều tiếng ồn mà người ta có thể nghe thấy gần, âm thanh siêu âm mà những hiện tượng này tạo ra cũng có thể đi xung quanh thế giới. Ngay cả khi một nhà khoa học ở phía bán cầu kia, bộ cảm biến siêu âm của họ cũng có thể nhận được.
Mặc dù hứa hẹn là một kỹ thuật cảm biến từ xa, bạn không thể đăng ký những nguồn âm thanh siêu âm này ở mọi nơi. Đại dương trên thế giới không chỉ ồn ào, mà sự thiếu hụt đất đai—đặc biệt là ở Bán Cầu Nam—đã khiến việc đặt cảm biến trở thành một thách thức không thể vượt qua. Nhưng đối với Olivier den Ouden, một nhà nghiên cứu âm thanh tại Viện Khí tượng Hoàng gia Hà Lan, giải pháp cho câu đố này là rõ ràng: đặt cảm biến siêu âm vào ba lô nhỏ và để diều hâu đeo chúng.
Chuyển những chú chim biển lớn nhất của Đại Dương Nam thành điệp viên cyberpunk là một 'cú đạn mù'”, nói den Ouden. Nhưng như đội của ông báo cáo vào tháng Tám trong tạp chí Geophysical Research Letters, nó thực sự đã hoạt động. Khi những người bạn có lông đang lượn trên những dải nước lạnh giữa phía nam châu Phi và châu Nam Cực, các thiết bị trong ba lô của chúng ghi lại các nguồn âm thanh siêu âm khác nhau, gợi ý rằng việc lắng nghe mọi loại tiếng nổ ở xa mà không cần đến đất đai là hoàn toàn khả thi.
Khi Daniel Bowman, một nhà địa lý vật lý tại Viện Quốc gia Sandia ở Albuquerque, New Mexico, đọc bài báo lần đầu, ông nhớ nói: “Bạn phải đang đùa đấy.” Nhưng khi ông hoàn thành bài đánh giá từ đồng nghiệp, ông đã tin vào những tuyên bố của đội ngũ. “Tôi không thể tin được,” ông nói.
Nói công bằng, âm thanh siêu âm thường đã phát hiện ra bí mật của những thứ ở xa. Khi núi lửa phun trào, chúng hoạt động như những nhạc cụ: Sự trục xuất của đá nóng chảy và những cột tro và khí hỗn loạn đẩy không khí ra khỏi đường, tạo ra những làn sóng mà các nhà núi lửa học có thể sử dụng để phát hiện sự bắt đầu và tiến triển của những vụ phun trào ở xa.
“Chúng ta có rất nhiều núi lửa phun trào ở Alaska,” nói Alex Iezzi, một nhà địa lý vật lý tại Đại học California, Santa Barbara, không liên quan đến nghiên cứu. “Và bạn không thể đặt cảm biến trên từng núi lửa và có thể duy trì chúng suốt thời gian.” Nhưng các cảm biến cách hàng trăm dặm có thể nghe rõ âm thanh siêu âm của vụ phun trào này, và không có rủi ro chúng sẽ bị hủy diệt bởi cơn giận của núi lửa.
Những vụ nổ lớn khác—như vụ nổ làm tổn thương thành phố Beirut năm ngoái—cũng tạo ra âm thanh siêu âm. Bất kỳ vụ nổ trên mặt đất nào cũng truyền hết hầu hết năng lượng của nó vào khí quyển. Điều đó có nghĩa là âm thanh siêu âm của một vụ nổ hóa học có thể được sử dụng để nhanh chóng xác định năng lượng phát ra của nó theo đơn vị tấn TNT, theo Oliver Lamb, một nhà địa lý vật lý tại Đại học Bắc Carolina tại Chapel Hill, không liên quan đến nghiên cứu.
Một cách rõ ràng thuận lợi hơn, nhiều loại động vật—từ voi, hổ đến công, chẳng hạn—đã được biết đến việc giao tiếp bằng âm thanh siêu âm. Bằng cách lắng nghe tiếng kêu của chúng, các nhà khoa học hy vọng có thể hiểu rõ hơn về những sinh vật này khi theo dõi chúng từ xa—một kỹ thuật có thể giảm cần phải tiếp cận những sinh vật thận trọng và đặt theo dõi vật lý trên chúng.
Ghi âm thanh siêu âm trên đất liền không phải là việc khó khăn; bạn có thể đặt cảm biến ở bất kỳ đâu. Nhưng không phải ở các đại dương ở Bán Cầu Nam: Cảm biến chỉ có thể đặt trên những đảo nhỏ, cô đơn, vì vậy vùng phủ sóng là kém.
Và, theo den Ouden nói, trên biển mở, “sự hỗn loạn khổng lồ của sóng” tạo ra rất nhiều tiếng ồn không mong muốn. Một số âm thanh siêu âm phiền nhiễu này xảy ra khi sóng bề mặt biển đổ lên nhau tương tác. “Biển bắt đầu lên xuống theo nhịp,” den Ouden nói. Biển hành xử như một loa khổng lồ, bắn năng lượng vào khí quyển, di chuyển lên và xuyên qua nước, về phía đất liền, giống như một làn sóng triệt hạt vô hình. Âm thanh siêu âm của đại dương khác ít phiền toái hơn nhưng bí ẩn hơn: Sự chuyển động của biển kích thích các dao động khí quyển tỏa ra thẳng lên trên. Nhưng những làn sóng này đã chứng minh là rất khó để phát hiện, và sự tồn tại của chúng đã lâu đã là một câu hỏi mở.
Bộ sưu tập sóng siêu âm này, kỹ thuật gọi chính xác là microbaroms, đã được mô tả như là “âm thanh của biển.” Hầu hết các nhà nghiên cứu muốn làm cho nó bị chìm khuất. “Chúng tôi cố gắng loại bỏ tín hiệu microbarom, vì chúng tôi quan tâm đến những vụ nổ,” Iezzi nói.
Lí tưởng, các bộ cảm biến âm thanh siêu âm trên biển không chỉ có thể bổ sung vào khoảng trống vùng rộng, mà còn có thể ghi lại microbaroms đủ tốt, để có thể bị hủy bỏ hiệu quả với sự giúp đỡ của phần mềm lọc. Nhưng bạn sẽ đặt những bộ cảm biến này ở đâu? Thuyền không hoạt động. “Vấn đề với chúng là chúng đang di chuyển lên xuống liên tục,” Lamb nói—và điều đó sẽ làm phiền ghi âm. Các quả cầu đã được sử dụng để ghi âm thanh siêu âm trên đất liền, nhưng đường đi của chúng qua biển sẽ quá không dự đoán được để có bất kỳ ích lợi nào. (Tuy nhiên, chúng sẽ hữu ích để ghi âm những cú sét, động đất và phun trào núi lửa trên Venus, vì bề mặt của đối tác xấu xa của Trái Đất quá nóng mà bất kỳ thiết bị nào đặt trên mặt đất sẽ nhanh chóng tan chảy. Hoặc ít nhất, quá nhiệt độ.)
Biển mở là “một nơi vô cùng khó khăn để ghi âm,” Bowman nói, “đến mức, thực sự, nếu bạn đã hỏi tôi trước khi đọc bài báo này, tôi đã nói rằng nó về cơ bản là không thể.”
Như vậy, Samantha Patrick, một nhà sinh thái học chim biển tại Đại học Liverpool, tò mò về khả năng của chim biển điều hướng bằng âm thanh siêu âm. Sau khi trò chuyện với den Ouden và các đồng nghiệp tập trung vào thời tiết và địa vật lý của ông, họ đã phát triển một ý tưởng mới lạ: Tại sao không gắn cảm biến microbarom vào chim? Và không chỉ là bất kỳ con chim nào: diều hâu lang thang. Sải cánh của chúng, có thể lên đến 11 feet, dài hơn bất kỳ con người nào. Điều này cho phép chúng dành thời gian đáng kể chỉ đơn giản là lơ lửng trên dòng khí, điều này tiết kiệm năng lượng khi chúng bắt đầu chuyến đi săn. Chúng không chỉ bay qua những vùng đại dương cô lập mà còn không đâm xuống nước, vì vậy bất kỳ cảm biến nào gắn vào chúng cũng sẽ không bị ẩm ướt đặc biệt.
Ngay sau đó, những nhà nghiên cứu đã xây dựng các cảm biến âm thanh siêu âm nhỏ bé và đặt chúng vào túi—các gói không nặng nhiều hơn một điều khiển TV. Dù việc tưởng tượng những chiếc túi này được mang đi theo cách một học sinh cầm theo chiếc ba lô có thể là một trò vui, nhưng điều đó sẽ làm phức tạp mọi thứ một cách không cần thiết. Thay vào đó, những chiếc túi được dính đơn giản vào lưng của các trợ lí có cánh với một ít băng keo dính.
Năm ngoái, đội ngũ đã đến quần đảo Crozet, những điểm đất nhỏ ở dưới châu Đại Dương Nam Pháp nơi diều hâu lang thang thích xây tổ. Nhưng làm thế nào, xin hỏi, bạn có thể làm cho diều hâu hợp tác? Có vẻ như là với một kiểu ôm rất đặc biệt—một kiểu ôm ngăn chặn mọi cánh đập và đòn chọc có thể gây thương tổn. “Chúng thực sự không có kẻ thù—chắc chắn không có kẻ thù tự nhiên,” Patrick nói, người đã hỗ trợ đội ngũ trong nghiên cứu của họ. “Vì vậy, bạn đơn giản chỉ đi đến nó, và sau đó bạn đặt tay lên mỏ nó, và sau đó bạn phải ôm nó, vì nó quá lớn. Bạn ôm nó và nhấc nó ra khỏi tổ, và sau đó một người giữ nó, và sau đó người kia dùng băng keo dính logger vào lưng chúng.”
“Và đó là tất cả,” Patrick kết luận với một sự nhún vai.
Suốt năm 2020, khi diều hâu lang thang tìm kiếm thức ăn, chúng bay 25 gói âm thanh siêu âm sử dụng pin qua Đại Dương Nam, với mỗi chuyến đi xuất phát và kết thúc mất khoảng 15 ngày. Khi chim trở về nhà, đội ngũ cẩn thận gỡ bỏ túi và tải dữ liệu. Tổng cộng, họ thu thập được 115 giờ ghi âm khi diều hâu lang thang tổng cộng hơn 26.200 dặm.
Bây giờ đội ngũ có một bức tranh âm thanh siêu âm của một phần lớn Đại Dương Nam, nơi không chỉ xuất hiện microbaroms lan toả qua khoảng cách lớn mà còn những âm thanh tạm thời mà đến thời điểm này, sự tồn tại của chúng là không chắc chắn. Lợi ích ngay lập tức là tín hiệu microbarom, bây giờ được ghi chép tốt hơn bao giờ hết, có thể được lọc ra khỏi các bản ghi âm thanh siêu âm một cách chính xác hơn để các nguồn khác, có thể là phun trào hoặc vụ nổ, có thể được xác định rõ ràng hơn.
Vậy trong tương lai, khi nói đến việc phát hiện âm thanh siêu âm, liệu diều hâu lang thang cyberpunk có trở thành tiêu chuẩn ngành công nghiệp mới không? “Đây là một minh chứng tốt,” nói Lamb. Nhưng việc sử dụng động vật hoang dã để thực hiện công việc khoa học trong thời gian dài là một cánh đồng đạo đức mà ít người dám chạm vào—sự tiếp xúc kéo dài và chặt chẽ với con người có thể rủi ro gây ra thay đổi trong hành vi lâu dài của động vật. “Sẽ tuyệt vời nếu chúng ta có thể trang bị tất cả các loài chim và rùa biển ở Bán Cầu Nam với những chiếc logger này, nhưng điều đó không thể xảy ra,” den Ouden nói.
Bước tiếp theo, có lẽ, liên quan đến thêm nhiều phép màu kỹ thuật thông minh: tạo ra một cái gì đó có thể bay xa như diều hâu, nhưng không mang lại những vấn đề đạo đức tương tự. “Tôi sẽ không ngạc nhiên nếu có một kỹ sư nào đó đang cố gắng tìm cách làm cho một chiếc drone bay giống như diều hâu nơi chúng chỉ lướt,” Lamb nói.
Tuy nhiên, đối với những người mê âm thanh siêu âm, khía cạnh quan trọng nhất của nghiên cứu này là tính sáng tạo trong việc cố gắng giải quyết vấn đề có vẻ là không thể giải quyết được. “Không ai quan tâm để đặt câu hỏi, vì chúng ta tất cả đều nghĩ rằng chúng ta biết câu trả lời,” Bowman nói. “Họ đã mở ra một cửa sổ đến những điều có thể xảy ra.”
Vài năm trước, Iezzi gặp den Ouden tại một hội nghị, và ông ta trình bày kế hoạch đầy tham vọng của mình để ghi âm thanh siêu âm trên đại dương. “Ông ta như, ‘Tôi đang xây những chiếc ba lô nhỏ cho những chú chim này, và tôi chỉ cần đặt nó lên chúng thôi,’” Iezzi nhớ lại. Cô nghĩ rằng nó nghe có vẻ điên rồ. “Nhưng trời ơi, ông ta thực sự làm được và ông ta thu được dữ liệu hữu ích từ đó,” cô nói.
“Đó là một câu chuyện thú vị,” den Ouden nói. “Nhưng nó chỉ thú vị vì cuối cùng nó đã thành công.”
Nhiều bài viết tuyệt vời khác từ Mytour
- 📩 Cập nhật mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Nhận bản tin của chúng tôi!
- Neal Stephenson cuối cùng đối mặt với biến đổi khí hậu toàn cầu
- Tại sao Zillow không thể làm cho việc định giá nhà dựa trên thuật toán thành công
- Đua nhau phát triển vắc xin chống lại mọi loại coronavirus
- Định mệnh của nhà sáng tạo bị “cuốn vào dòng tin đen”
- “Sự nghỉ việc lớn” bỏ lỡ điểm chính
- 👁️ Khám phá trí tuệ nhân tạo như chưa bao giờ có trước đây với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
- 📱 Lưỡng lự giữa những chiếc điện thoại mới nhất? Đừng lo lắng—kiểm tra hướng dẫn mua iPhone của chúng tôi và điện thoại Android ưa thích của chúng tôi
