Năm 132, nhà bác học người Trung Quốc Trương Hành
trình lên triều đình Hán phát minh mới nhất của mình.
Chiếc bình lớn này, theo lời ông,
có thể dự báo khi nào động đất xảy ra trong vương quốc
bao gồm của phương hướng nơi triều đình nên gửi viện trợ.
Triều đình, ban đầu, có chút nghi hoặc,
nhất là khi thiết bị báo hiệu vào một buổi chiều tĩnh lặng.
Cho đến khi có hỏa tốc xin cứu viện vài ngày sau đó,
những ngờ vực đã biến thành lòng tin phục.
Ngày nay, ta không còn dựa vào những chiếc bình
để xác định các sự kiện địa chấn,
nhưng đó vẫn là thách thức lớn cho các nhà địa chấn học.
Vì sao động đất khó dự đoán đến vậy và làm cách nào để dự báo chính xác hơn?
Để trả lời câu hỏi đó,
ta cần hiểu một số lý thuyết đằng sau việc xảy ra động đất.
Lớp vỏ Trái đất được tạo nên từ những phiến đá khổng lồ gồ ghề,
gọi là mảng kiến tạo,
mỗi mảng trượt trên lớp manti nóng chảy.
Điều này làm cho mảng kiến tạo dịch chuyển rất chậm,
từ 1 đến 20 cm mỗi năm.
Nhưng những chuyển động nhỏ này
tác động mạnh đến nỗi tạo ra các vết nứt sâu khi va chạm.
Và trong vùng không ổn định,
sự tăng áp lực là tác nhân gây ra động đất.
Việc dự đoán những chuyển động nhỏ ấy đã khó,
các tác nhân biến chúng thành động đất còn đa dạng hơn nữa.
Các đứt gãy khác nhau tạo ra những loại nếp gấp khác nhau,
một số loại đá dưới tác dụng của áp lực sẽ cứng hơn hay mềm hơn.
Các loại đá khác nhau sẽ có phản ứng khác nhau
với ma sát và nhiệt độ cao.
Một số sẽ tan chảy một phần thành chất lỏng
chứa các chất khoáng cực nóng
làm giảm ma sát ở vị trí đứt gãy.
Một số lại khô cứng,
dễ hình thành thêm sức ép nguy hiểm.
Các đứt gãy cũng chịu ảnh hưởng của trọng lực,
cũng như dòng chảy của đá nóng trong lòng tầng manti.
Vậy trong những nhân tố ẩn ấy, ta nên phân tích gì,
và chúng có ý nghĩa thế nào trong việc tạo ra thiết bị dự đoán động đất?
Do các lực này xảy ra với tần suất không đổi,
hoạt động của các mảng kiến tạo thường theo chu kì.
Hiện nay, đa số những dự đoán đáng tin vẫn dựa vào số liệu dự đoán lâu dài,
gắn với thời gian và địa điểm của những trận động đất trước.
Ở quy mô thiên niên kỷ,
điều này giúp ta dự đoán khi nào những đứt gãy hoạt động tích cực
như San Andreas
sẽ không còn có thể gây ra những trận động đất lớn.
Nhưng do có nhiều biến số liên quan,
phương pháp này không thể dự đoán thời gian chính xác.
Để dự đoán các trận động đất sắp xảy ra,
các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu các rung động của Trái đất trước động đất.
Các nhà địa chất học, từ lâu, đã dùng địa chấn kế
để theo dõi và ghi lại những thay đổi nhỏ của lớp vỏ Trái đất.
Và hiện nay, hầu hết mọi chiếc smartphone
đều có khả năng ghi nhận sóng địa chất sơ cấp.
Với mạng lưới điện thoại toàn cầu,
các nhà khoa học có thể kêu gọi cộng đồng
để tạo ra mạng lưới cảnh báo động đất.
Tiếc là điện thoại vẫn chưa thể đưa ra các dự báo sớm
đủ để khởi động các giao thức an toàn.
Nhưng những số liệu chi tiết như vậy trở nên hữu dụng
cho phần mềm dự báo động đất Quakesim của NASA.
Thiết bị này có thể dùng những dữ liệu địa chất chuẩn xác
để nhận biết khu vực có nguy cơ xảy ra động đất.
Tuy nhiên, một nghiên cứu gần đây cho thấy
cảm biến có thể không phát hiện được những dấu hiệu báo hiệu động đất.
Vào năm 2011,
ngay trước khi động đất xảy ra tại bờ đông Nhật Bản,
các nhà nghiên cứu gần đó đã ghi nhận được
nồng độ của cặp đồng vị phóng xạ: radon và thoron cao đến kinh ngạc.
Trước động đất, ứng suất hình thành trong lớp vỏ Trái Đất,
những lỗ nhỏ cho phép hai loại khí này thoát ra khỏi bề mặt.
Những nhà khoa học cho rằng
việc xây dựng mạng lưới rộng, máy dò radon-thoron
ở những vùng dễ bị động đất,
có thể là một hệ thống cảnh báo động đất triển vọng,
có thể dự đoán động đất trước một tuần.
Tất nhiên, không một công nghệ nào có thể sánh được
việc nhìn sâu vào bên trong lòng đất,
cho phép ta theo dõi và dự đoán chuẩn xác thời gian xảy ra thay đổi địa chất lớn,
và cứu sống hàng vạn người mỗi năm.
Tuy nhiên, đến nay,
những công nghệ hiện có cũng giúp ta chuẩn bị và ứng cứu nhanh
mà không cần chờ đợi chỉ dẫn từ chiếc bình nào nữa.