Ký Sự Ảnh: NAM CỰC 2007

Nam Cực là nơi đâu? Châu Nam Cực được bao quanh bởi Nam Băng Dương, giáp giới với Thái Bình Dương, Ấn Độ Dương và Đại Tây Dương. Vượt qua các biển lớn này sẽ gặp các nước, lần lượt theo thứ tự trên, là Úc và New Zealand, Madagasce (Nam Phi) và Chile (Nam Mỹ).
Thành viên trong Đội BICEP (từ Berkeley, Caltech, JPL và UC San Diego) xúm quanh radiometer trước lúc chuyển xuống Nam Cực (tác giả đứng khuất phía sau, ảnh của Đội BICEP).

 
Chiếc phi cơ C-17 đưa đón “cư dân” Nam Cực. Để bảo đảm an toàn và đề phòng khi phải hạ cánh khẩn cấp, mỗi “hành khách” buộc phải mặc quần áo lạnh cũng như giày chống lạnh đặc biệt do Cơ quan Khoa học Quốc gia Mỹ (NSF) cấp. Ngoài ra, mỗi người còn được mang theo một túi đồ tùy thân.
 

Cột mốc Nam Cực. Bề mặt Cột mốc Nam Cực 2007 là một mặt tròn có hình châu Nam Cực lõm xuống ở giữa, bên ngoài có bốn góc chỉ về bốn hướng: tất cả là hướng Bắc. Quanh mặt tròn có ghi chú đặc trưng của các nhà địa chất “Jan 1 2007 90o South NSF Georaphic South Pole” (1 Tháng một 2007 90o Nam NSF Nam Cực Đia Lý), “50 Years of Sciences & IGY” (50 năm Khoa học & IGY, để kỷ niệm 50 năm thành lập trạm và Năm Quốc Tế Địa Vật Lý). Nơi đây đánh dấu trục quay của Trái Đất. Ở những vĩ độ lưng chừng, ta thấy Mặt trời và những thiên thể mọc lặn trong 24h ngược theo chiều quay Trái Đất. Ở Nam Cực, do nằm ở gần trục quay của Trái Đất, nên phần lớn các thiên thể thấy được quanh năm và gần như là vĩnh viễn. Nằm trên một cao nguyên băng tuyết cao gần 3.000m trên mực nước biển. Do sức ép của khối băng bên trên làm chảy tan láng nước đá mỏng gần lớp giáp ranh với mặt đất, rất trơn trượt. Và vì vậy, cả nguyên khối băng không lộ và trượt dần ra biển. Cột mốc Nam Cực mỗi năm đều phải di dời ngược lại. Mỗi năm, mỗi cột mốc được chế tạo với kiểu dáng riêng biệt.

Trạm nghiên cứu Amundsen-Scott tại Nam Cực. Bên trái là Mái Vòm (The Dome) được xây dựng từ năm 1975 và trở thành biểu tượng của Nam Cực trong nhiều năm. Tác giả đã ở 12 tháng trong Mái Vòm này vào năm 1994 với tư cách là chỉ đạo khoa học và là đại diện của Cơ quan Khoa học Quốc gia Mỹ tại Nam Cực. Tòa nhà hộp đen bên cạnh là trạm mới để thay thế Mái Vòm. Toàn bộ sinh hoạt hàng ngày của các nhà khoa học diễn ra trong tòa nhà này. Trạm mới là một trung tâm khoa học liên hợp hiện đại có phòng họp, nhà ăn, thư viện, phòng tập thể dục. Trong tòa nhà này, các nhà khoa học không cần phải mặc áo rét.

 
Vào ngày chủ nhật, các nhóm khoa học thay phiên tổ chức seminar. Giáo sư Andrew Lange (Caltech) trong một buổi seminar về bức xạ nền tại nhà ăn. Để thấy cơ sở hạ tầng ở Nam Cực đã có những bước tiến rất dài, ông nhắc lại những khó khăn mà các thí nghiệm ngày trước gặp phải. Trên màn ảnh, trong bức hình, là thí nghiệm White Dish tiến hành năm 1992 do Giáo sư Peterson (đại học Princeton) dẫn đầu. Thời đó, mọi người còn phải chịu cảnh “màn trời chiếu… tuyết”. (Từ trái sang: Greg Griffin, tác giả, Fred Mozek, Ted Griffith, và Jeff Peterson).
 

BICEP là thí nghiệm để quan sát đặc tính phân cực của bức xạ nền. Mục đích của thí nghiệm là để tìm hiểu cơ chế vật lý mà vũ trụ được tạo thành, và kiểm chứng lý thuyết vũ trụ lạm phát, vốn cho rằng vũ trụ của chúng ta bắt nguồn từ… hư vô! Trong ảnh là Thủ tướng New Zealand, Bà Helen Clark-người đứng giữa-cùng John Kovac và Cynthia Chiang tại Đài thiên văn Robinson (còn gọi là BICEP). Bà đã xuống thăm Năm Cực vào ngày 19 tháng giêng năm 2007. Trước lúc bấm máy, Thủ tướng đến bắt tay và nói, “Hi Dr Nguyen! (Chào Tiến sỹ Nguyễn)”. Có vẻ như bà nhận ra họ Nguyễn quen thuộc của người Việt chúng ta.
 

Con đường đi làm mỗi ngày của tác giả và đồng nghiệp. Từ trạm Amundsen-Scott ra đến DSL khoảng chừng một cây số. Chúng tôi đi bộ ra DSL mỗi buổi sáng, và trở vào trạm ăn trưa, tối và nghỉ ngơi. Bên trái tấm ảnh (không thấy được) là sân bay. Đằng xa có người đang đi lại, tay xách thùng nước, là Andrew Lange đi lấy nước về cho cả nhóm dùng ở DSL. GS Lange, Viện Công nghệ California, là người có công lớn với thí nghiệm Boomerang, một thí nghiệm dùng bóng thám không bay vòng quanh bầu trời Nam Cực (1998) để thu thập dữ liệu về bức xạ nền. Boomerang xác định tính hình học phẳng của vũ trụ, một đặc tính cơ bản của vũ trụ và vì thế gián tiếp xác nhận sự tồn tại của vật chất tối và năng lượng tối.

Vòi phun nước ở Nam Cực. Tác giả trong khu vực của Đài thiên văn neutrino, còn gọi là Ice Cube (Cục Nước Đá) ở Nam Cực vào ngày mồng một Tết Bính Tuất. Ice Cube là một Đài thiên văn neutrino, chuyên chụp các vật thể phát ra tia neutrino trong vũ trụ. Ice Cube rải một chuỗi các hệ cảm biến (còn gọi là photomultiplier tube) dài chừng 2.4 km, trong một diện tích chừng 1 km vuông. Người ta phải khoan những ống có đường kính chừng 70 cm, sâu hơn 2.4 km trong lòng lớp băng. Để làm được chuyện này họ cho chất lỏng–glaco-ở 80oC chạy vòng một xoắn hình thù như một luồng khoan để làm tan băng (ảnh của Cynthia Chiang). Nước tan ra được đẩy lên trông như một vòi phun nước tự nhiên. Do nhiệt độ ở Nam Cực quá thấp (-40o C lúc chụp tấm hình này), một phần các tia nước bắn lên không trung trở thành tuyết. Khác hẳn với các đài thiên văn cổ điển thường thấy, Ice Cube không nhìn lên trời, mà nhìn xuyên qua lòng Trái đất. Các thiên thể trong vũ trụ ở phía bắc bán cầu nếu có phát ra tia neutrino sẽ được Ice Cube nhìn thấy. Đây là một công trình tốn kém nhất ở Nam Cực, hơn 300 triệu đôla (cách xa South Pole Telescope, đứng thứ hai với giá gần 20 triệu). Vậy mà khi các quan chức xuống viếng thăm thì chẳng thấy đài thiên văn neutrino đâu cả, chỉ thấy cánh đồng băng với vài ba căn lều lụp xụp, hỏi thì được bảo là chúng ở dưới lớp băng!

Trong ảnh là nhà khoa học John Carlstrom trong một ngày trời đổi hướng gió ở Nam Cực, khoảng giữa tháng Giêng. Giáo sư Carlstrom, đại học Chicago, là người đứng đầu Đài thiên văn Nam Cực (The South Pole Telescope), có đường kính 10m. Đây là kính thiên văn lớn nhất châu lục, và là công trình mới nhất được xây dựng ở Nam Cực, chỉ vừa mới hoàn thành vào đầu năm 2007. Tòa nhà trong ảnh là Astro, bị tuyết phủ hơn một nửa. Nơi đây, vào cuối tháng 6 năm 1994, tác giả đã quan sát sao chổi Levy-Shoemaker 9 bị nổ tung do đi vào trường hấp dẫn của Sao Mộc. (ảnh của Steffen Richter).

Cột Chào Đón (Ceremonial Pole) với cờ của 12 nước trong Hiệp ước Nam Cực (tác giả đã cắm cờ Việt Nam tại đây hồi 1994). Người ta thường đến đây để chụp ảnh lưu niệm. Mỗi người một kiểu khác nhau. Trong ảnh là Bill Jones (khoa học gia từ Jet Propulsion Laboratory, đi cùng với nhóm Bicep) trong màn trình diễn “thời trang mùa hè”. Nhiệt độ bên ngoài lúc này khoảng chừng 35 độ dưới không (ảnh của Cynthia Chiang). Không được sở hữu một ngoại hình và những số đo cơ thể lý tưởng của một người mẫu nam như đồng nghiệp của mình, thay vì trình diễn thời trang, tác giả đành làm một việc nhàm chán hơn là ra ngồi độc ẩm ở Cột Chào Đón. Trà vừa pha ra còn ấm. Uống được một ngụm, rồi bước sang bên cạnh để chụp hình cho một người bạn. Chưa đầy mươi phút sau quay trở lại, trà trong chén đã đông thành nước đá..

Lớp băng ở Nam Cực (ảnh của NSF). Nhiệt độ ở Nam Cực về mùa đông có lúc xuống quá âm 75oC. Cộng thêm với gió, nhiều khi còn lạnh dưới âm 120oC (đây là con số tác giả đã từng kinh nghiệm qua). Nam Cực là châu lục lạnh nhất, cao nhất, khô nhất và lộng gió nhất. Tại sao Nam Cực lạnh như thế? Trước hết, do trục quay của Trái đất lệch 23.5 độ với mặt phẳng quĩ đạo quanh Mặt trời, hai vùng cực Bắc và Nam của Trái đất quanh năm chỉ có một ngày: liên tục 6 tháng ban ngày và nối tiếp bởi 6 tháng ban đêm. Ở đây Mặt trời lên cao lắm chỉ là 23.5 độ trên đường chân trời, tương đương như lúc sáng sớm hay xế chiều ở vĩ độ lưng chừng như nước ta. Ánh sáng Mặt trời lúc này phải đi qua một bầu khí quyển dày hơn và vì thế bị hấp thụ hơn một nửa so với khi Mặt trời ở thiên đỉnh, nhiệt độ do vậy sẽ phải thấp hơn so với các nước ở dọc đường xích đạo. Ngoài vĩ độ đặc biệt, thêm một lý do khác là do cao gần 3.000m, và một phần quan trọng nữa là do lớp băng vĩnh viễn phản chiếu năng lượng Mặt trời, vốn đã ít hơn những nơi khác, gần 80%. Còn nữa, khác với Bắc Cực vốn chỉ là biển, Nam Cực là một lục địa có đại dương vây quanh. Vùng bên trong châu lục không được hưởng sự điều hòa của nhiệt độ từ nước biển. Về mùa đông, lớp nước biển bao quanh đóng thành nước đá, nâng diện tích của châu lục lên gần gấp đôi, và ngăn cản sự truyền nhiệt từ biển vào bên trong lục địa. Tất cả các yếu tố này kết hợp lại tạo nên cái lạnh nghiệt ngã ở Nam Cực.

Tiến sỹ Denis Barkats và Mặt trăng trên thí nghiệm BICEP.	Đón bình minh ở Nam Cực (ảnh chụp bởi Robert Schwarz).
Cực quang ở Nam Cực (ảnh chụp bởi Robert Schwarz).	Nam Cực trong đêm Trăng rằm (ảnh của Denis Brakats).

Loài chim cánh cụt có tên gọi là Adelie, lưng màu đen cao gần bằng đầu gối người (khác với loài Hoàng Đế hay Emperor, to cao hơn với lưng màu xanh đậm và vốn được biết đến nhiều hơn). Đây là loài chim rất thân thiện. Đa phần các loài thú đều sống ở vùng ven biển Nam Cực (khoảng 77 độ Nam) vì ở đây ấm hơn. Ở ngay tại Nam Cực, vĩ độ 90, không có một loài thực vật hay động vật sống nổi. Tác giả chụp bức ảnh này lúc đang dừng chân ở thị trấn nhỏ Mc Murdo với hơn một ngàn người dân. Sau 15 năm, đây là lần đầu tiên tác giả ghé lại phố Mac được nhìn lại lũ chim và được gần chúng như thế. Những lũ chim này thường theo tàu phá băng vốn mở ra cơ hội để chúng săn lùng thức ăn. Các tàu phá băng đi mở đường trước để các tàu vận tải có thể vào bờ cung cấp thiết bị hậu cần cho các nhà khoa học và cho cả châu lục. Hôm chúng tôi ghé thị trấn này, chiếc tàu phá băng Oden của Thuỵ Điển vừa cập bến và gặp mấy chú chim cánh cụt đang đú đởn quanh Láng Scott-một di tích lịch sử ở Nam Cực. Nơi đây, Scott và đồng đội đã ở qua mùa đông để chuẩn bị thực hiện chuyến đi định mệnh về Nam Cực trong khoảng thời gian 1911-1912. Hồi đầu thế kỷ trước, chim cánh cụt là nguồn thực phẩm cho các nhà thám hiểm đi tiên phong. Ngày nay, Hiệp ước Nam Cực nghiêm cấm gắt gao việc xâm phạm đến tất cả các loài vật ở Nam Cực.

Qua Tia Sáng, tác giả xin gởi lời chúc tới bạn đọc những ngày Tết tươi vui và hạnh phúc với một chút se lạnh của Nam Cực!
Tác giả cảm ơn các đồng nghiệp Gregory Albrecht, Cynthia Chiang và Steffen Richter đã cung cấp một số ảnh cho bài ký sự.
 

TS. Nguyễn Trọng Hiền làm việc tại Jet Propulsion Laboratory (JPL) của Cơ quan Không gian-Vũ trụ Quốc gia Mỹ (NASA) đã nhiều lần đặt chân đến Nam Cực để thực hiện các quan trắc vũ trụ học. Anh là người Việt đầu tiên bảo vệ luận án tiến sỹ về vật lý tại Đại học Princeton và từng giảng dạy tại nhiều trường đại học ở Mỹ. Hiện tại, anh là thành viên nhóm Vũ trụ học của NASA; giảng viên thăm viếng của Caltech (Viện Công nghệ Califonia). TS Hiền nghiên cứu những vấn đề liên quan đến Vũ trụ học và Vật lý thiên văn, bao gồm: Nền vi ba vũ trụ (CMB), vũ trụ sơ khai, những thiên thể có độ dịch về đỏ cao. Đồng thời cũng là chuyên gia kỹ thuật về cảm biến và các thiết bị thiên văn hoạt động ở bước sóng vi ba, và lãnh đạo nhiều nhóm nghiên cứu của NASA.