Có Thể Các Nhà Khoa Học Sử Dụng I-ốt Bạc để Tạo Tuyết Cho Đại Hội Thể Thao Olympic năm 2025?

Như ban nhạc glam Cinderella đã từng nói, bạn không biết bạn có gì cho đến khi nó biến mất. Tôi khá chắc họ không nói về tuyết, nhưng hãy giả định họ đang làm điều đó: Hiệu ứng nhà kính đe dọa gây hậu quả nặng nề cho tuyết trên thế giới. Miền tây nước Mỹ đang phải đối mặt với vấn đề về tuyết, điều này có nghĩa là ít nước sử dụng cho việc uống và cung cấp năng lượng cho nhà máy thủy điện.

Thật không may, bạn không thể chỉ đơn giản bắt buộc tuyết rơi ra từ không khí. Hoặc có thể? Đã hơn nửa thế kỷ nay, các nhà khoa học đã đang thử nghiệm với ý tưởng gieo mây để tạo ra tuyết - tức là, kích thích mây tỏa thêm ẩm. Hãy tưởng tượng Olympic không bao giờ hết tuyết (ở PyeongChang, hầu hết tuyết trên mặt đất được tạo ra bằng máy), và các lớp tuyết luôn được ... đóng. Vấn đề là, suốt những thập kỷ này, việc chứng minh rằng gieo mây đang hoạt động thật sự khó khăn.

Vì vậy, hãy nói về cách tuyết hình thành ban đầu. Trong một đám mây, bạn có một loạt các phân tử khí và nước chạy quanh va chạm vào nhau. “Để chúng bắt đầu đóng băng, chúng phải va chạm vào nhau theo cách đúng để khóa vào lưới đá,” nói Andrew Gettelman, người nghiên cứu về vi sinh vật học của mây tại Tổ chức Nghiên cứu Khí tượng Thủy văn. “Điều này dễ dàng hơn nếu có một chất cơ bản đặc.”

Nhưng đám mây không nổi tiếng vì rất chắc chắn. Tuy nhiên, chúng chứa các hạt bụi, tạo nên một loại nền mà trên đó tuyết có thể phát triển, tuyết sau đó rơi xuống đất. Người gieo mây có thể lý thuyết làm chủ quá trình này bằng cách lừa dối tuyết hình thành xung quanh một hợp chất gọi là i-ốt bạc. Họ làm điều này một trong hai cách: bằng cách bay qua một đám mây và phun chất này, hoặc bằng cách sử dụng máy phát điện dựa trên mặt đất để đốt một dung dịch i-ốt bạc nổi lên trong đám mây trên một chiếc xuồng khí nóng.

“Có vẻ i-ốt bạc có cấu trúc phân tử rất giống với đá,” nói Jeff French, nhà khoa học khí tượng của Đại học Wyoming, người nghiên cứu về gieo mây. “Điều đó có nghĩa là nếu một giọt nước lỏng bắt được một hạt i-ốt bạc, hoặc có thể phát triển ban đầu trên một hạt i-ốt bạc như một giọt lỏng, nó sẽ có thể đóng băng dễ dàng hơn ở nhiệt độ cao hơn so với tự nhiên.”

Quan trọng ở đây là hiểu rằng gieo mây không hoạt động bằng cách tạo ẩm, mà là bằng cách khuyến khích nước hình thành thành đá. Vì vậy, nếu gieo mây thành công, kết quả sẽ không ấn tượng: Bạn chỉ có thể thuyết phục được một lượng ẩm cố định từ đám mây, và điều này chắc chắn không phải là về việc tạo ra đám mây mới từ không gian.

Và điều này chỉ làm cho việc chứng minh rằng quy trình tạo ra tuyết thêm vào khó khăn hơn. Vấn đề là như chúng ta đều biết, thời tiết rất khó lường. Bạn có thể gieo mây thoải mái và thấy có thể tăng khoảng 10% lượng tuyết rơi trong vòng 5 năm, nhưng khó chứng minh rằng đó không phải là sự biến động tự nhiên của thời tiết làm điều đó.

Những gì French và đồng nghiệp của ông đã làm được, tuy nhiên, là xác nhận giả thuyết về cách i-ốt bạc sẽ hoạt động để tạo ra tuyết, nhờ vào một số công nghệ tinh xảo.

Họ có một chiếc máy bay được trang bị cảm biến - radar và lidar và mọi thứ tốt đẹp. Khi bay qua một đám mây đã được gieo mạch, các hạt đi qua một chùm laser. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu chụp được một hình ảnh 2D của hạt và xác định xem nó có phải là chất lỏng hay đá. Nó cũng cho phép họ đo lường nồng độ các hạt trên một khoảng cách nhất định, ví dụ như 50 hoặc 100 mét, ở các phần của một đám mây đã được gieo so với các phần của một đám mây chưa được gieo.

“Dưới những điều kiện cụ thể, chúng tôi đã chứng minh một cách rõ ràng rằng chuỗi sự kiện được giả thuyết sẽ xảy ra khi bạn thêm i-ốt bạc vào một đám mây thực sự xảy ra,” nói French. Nghĩa là, i-ốt bạc dường như giúp đông chất lỏng thành các hạt đá. “Chúng tôi có thể đo lường được bao nhiêu hạt được tạo ra, chúng phát triển nhanh như thế nào, v.v.,” ông thêm. “Nhưng, điều đó có nghĩa là qua một năm, bạn có thể tạo ra thêm 15% tuyết không? Chúng tôi còn xa lắm mới có thể trả lời câu hỏi đó.”

Vấn đề là việc thực hiện một thí nghiệm kiểm soát với gieo mây rất khó khăn. “Điều đó khiến nó có một chút tiếng xấu trong lĩnh vực này,” Gettelman nói, “vì nó khó có thể thực hiện một nghiên cứu thống kê thực sự tốt chỉ ra rằng bạn có thể làm tăng lượng tuyết rơi hơn so với việc bạn không gieo mây. Làm thế nào bạn biết điều gì sẽ xảy ra nếu bạn không thực hiện nó?”

Tuy nhiên, điều đó không ngăn cản nhiều người, đặc biệt là ở phía tây Hoa Kỳ, tiếp tục gieo mạch. Hãy lấy ví dụ về Idaho Power, một công ty điều hành 17 dự án thủy điện. Idaho Power đang kinh doanh nước, vì vậy vào đầu những năm 90, giữa một chuỗi năm hạn hán, một cổ đông đã đề xuất công ty nghiên cứu về việc gieo mây để tăng snowpack. Chương trình của công ty bắt đầu hoạt động đầy đủ vào năm 2005, và hiện nay bao gồm 55 máy phát điện dựa trên mặt đất ở miền nam Idaho, cũng như ba máy bay.

Idaho Power cho biết họ đã thấy tăng 12% snowpack hàng năm ở một trong các khu vực của họ (các khu vực khác nằm ở mức từ đó đến 5%). “Tất cả những gì chúng tôi đã làm đều chỉ đến một lợi ích,” nói nhà khoa học khí tượng Derek Blestrud của Idaho Power. “Chúng tôi chưa bao giờ có điều gì đó chỉ ra hướng ngược lại.”

Ngay cả khi gieo mạch hiệu quả, liệu đây có phải là điều chúng ta nên làm? “Nếu chúng ta phát hiện ra rằng nó hoạt động, điều đó không có nghĩa là chúng ta nên thực hiện nó,” nói Nicholas Anderson, giám đốc chương trình phụ trách tại Quỹ Khoa học Quốc gia, tổ chức đã tài trợ một số nghiên cứu gieo mạch của French. “Điều đó có nghĩa là chúng ta nên hiểu rõ điều gì xảy ra ở phía dưới nó nữa.”

Nếu gieo mạch giúp kích thích ẩm từ một đám mây và đổ nó vào một khu vực, điều đó có thể đồng nghĩa với việc một khu vực khác phía trước có thể mất tuyết. Nhưng chúng ta cũng đang xử lý với lượng ẩm tương đối nhỏ ở đây. “Khi bạn quay lại và nhìn vào quy mô chúng ta đang nói về,” French nói, “trong các kịch bản tốt nhất có thể rơi ra như một kết quả của gieo mạch, tôi nghĩ bạn đang tạo ra một ảnh hưởng rất nhỏ đối với cân bằng nước tổng cộng trong không khí.”

Chẳng muốn làm khó chịu cho hàng xóm, cuối cùng.

Kỹ thuật Kỹ thuật Trái đất

• Sự việc sẽ diễn ra khi chúng ta không thể ngăn Trái đất nóng lên? Một số người nói rằng giải pháp là kỹ thuật địa kỹ thuật—tức là có ý định thay đổi môi trường khí quyển.

• Đó là một ý tưởng tương đối chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng, nhưng các đại biểu trong chính phủ Mỹ đang thực hiện các động thái để hỗ trợ các nghiên cứu.

• Nghiên cứu đó sẽ là quan trọng trước khi chúng ta thử nghiệm bất kỳ ý tưởng nào này, vì các tác dụng phụ có thể rất kinh khủng.