Ônhiễm Địacầu,

Hiệuứng Nhàkính

Nguyễn Cường  

Tháng 12 năm 2004, một trậnđộngđất cườngđộ 9.3 và tiếptheosau là con sóngthần khủngkhiếp giếtngưới đã xảyra ở Ấnđộdương về hướngtây của bờbiển Namdương. Sáu năm sau, một trậnđộngđất hủyhoại khácvới cườngđộ 9.0 và con sóngthần 10 mét đã xảyra ở vùngbiển phía đôngbắc Nhậtbản. Cả hai biếncố xảyra kếtiếp nhau này là một cảnhbáo nghiêmtrọng cho những nhàlãnhđạo thếgiới  và ủyban Nănglượng Nguyêntử của Liênhiệpquốc. Chưatừng xảyra trong lịchsử về độngđất thếgiới , hai chấnđộng lớn cùng một loại đã xuấthiện chỉ cáchnhau trong thờigian rất ngắn, tại hai địađiểm khác xanhau. Cóthể hỏi tạisao lại xảyra nhưvậy được?  Câu trảlời phầnnào có liênquan tới conngười, cùngvới việc làm ônhiễm tráiđất và những "hiệuứngnhàkính".

Từlúc vănminh loàingười xuấthiện, các niềmtin tôngiáo nóichung chorằng những taihọa thiênnhiên đều gâyra do tộilỗi của conngười. Niềmtin đó cóthể được khoahọc chứngminh là đúng trong nhiều trườnghợp. Trong tươnglai không xa, hyvọng chắcchắn sẽcó thiêntài khoahọc nàođó minhchứng được với những bằngchứng rõrệt.  Trongkhi chờđợi, chúngta cóthể sống với một giảthuyết tạmthời và những nghingờ.

Sauđây là những dữkiện: Dựavào kếtquả tincậy được ghilại từ các máyđođịachấn của hầuhết các trậnđộngđất trong thếkỷ vừaqua, consố trungbìnhcủa các chấnđộng khálớn xuấthiện nhiều gấphai lần (200%) trongvòng 50 năm qua, gần gấpba lần (300%) trongvòng 20 năm vừaqua, sovới consố trungbình 50 năm đầu của thếkỷ 20.

Chúngta đã biết hoặc nghe nóiđến biếnđổi khíhậu, hâmnóng toàncầu, El Nino hay ngaycả mưabão lớn cóthể là do kếtquả từ những việclàm khôngtốt của chúngta đốivới môitrường. Dovì côngnghệ tiêntiến, chúngta đã thảira hàng tỷ tấn khíđộchại vào khônggian, tạora hiệuứngnhàkính, làm ấmlên bầukhíquyển và làm tanchảy băngđịacực ở cả hai đầu của tráiđất, v.v. Dùvậy, với sự kínhtrọng mà nói, rấtít người trong chúngta nhậnthức được rằng nhiều trậnđộngđất và núilửa phunra, cũng cóthể mộtphần là do thamvọng và thiếu hiểubiết của conngười.

Độngđất là do sự chuyểnđộng của các mảngđịatầng mà banđầu đã hìnhthành nên lớpvỏ của tráiđất. Hàngtriệu năm trước, tráiđất bị vachạm với các khốitảng của saochổi hay thiênthạch, tạora các chỗbể trên mảngđịatầng hay những đường gảynứt trên bềmặt tráiđất hiệnnay. Nóichung, có hai loại chuyểnđộng chính gâyra độngđất. Một là chuyểnđộng "Épsạt" trongđó hai mảngđịatầng dichuyển theo chiềudọc, ép chốnglại và sạtlỡ theo hai hướng ngượcnhau. Hai là chuyểnđộng "chuisâu", trongđó một mảngđịatầng đẩy và chuitrợt bêndưới mảng thứhai cònlại.

Khôngcó nghingờ gì các thuyết hiệnnay về độngđất đã xảyra như thếnào. Bấtcứ ai cũng cóthể tìm kiếm thêm chitiết trên các trangweb hoặc trong các sáchgiáokhoa chuyênnghiệp. Tuynhiên, câuhỏi tạisao và cáigì đã gâyra chuyểnđộng của mảngđịatầng đã khôngđược trảlời hay giảithích rõràng. Chođếnnay, các nhàkhoahọc chỉ giảđịnh rằng lựchấpdẫn và chuyểnđộng quay của tráiđất, do không đồngđều trên các mảngđịatầng, làm dungnham dichuyển dưới lớpvỏ tráiđất. Từđó, dungnham nóng sẽ tăng áplực đẩy các mảng lên và gâyra sựchuyểndịch, chừng khoảngtừ mộtvài milimet đến vài centimet mỗinăm cho loại chuyểnđộng thứhai.  

Thuyết "chuyểnđộng dungnham" cóthể đúng, nhưng các nhàkhoahọc còn bỏsót các lực khác cóthể làm mảngđịatầng dichuyển. Cụthể, nếu lựchấpdẫn từ mặttrăng cóthể làm mực nướcbiển dângcao vài mét, thì tạisao nó khôngthể làmcho các mảngđịatầng dichuyển với mứcđộ khácnhau.

Cũng nhưvậy, chúngta biếtchắc là sau mỗi trậnđộngđất lớn, thườngcó hàngchục các độngđất theosau nhỏhơn, trongvòng vài giờ, vài tháng hay cả năm sau. Trong nhiều trườnghợp, độngđất theosau xảyra tại cácnơi khác cáchxa hơn. Bằngcách nào và tạisao xảyra nhưvậy?

Các câuhỏi thắcmắc trên sẽlà chủđềchính cho bàiviết sauđây.  

Sóng P (áplực) và Hiệuứng Nhàkính 

Độngđất, thậtsự là một sựrungchuyển hay chấnđộng dướiđất, luôn chora hai loại sóng về chấnđộng: Sóng S-Waves (sóng Cắt-Shear) và sóng P-Waves (sóng Áp-Pressure). Sóng S dichuyển dọctheo vỏtráiđất và trồilên mặtđất, làm rungchuyển sụpđổ các côngtrình, gâyra thiệthại ngay. Nhưng nănglượng của sóng S cũng bị hấpthu và tanbiến nhanhhơn khi truyềntới mặtđất hay xuốngtới lớp dungnham. Ngượclại, sóng P gần giốngnhư sóngâmthanh hay "sonar" dưới nước, ít chora thiệthại liền ngay, nhưng cóthể đóngvaitrò chinh trong việc tạora các hậuchấn hay độngđất trong tươnglai.

Theo lýthuyết, saukhi độngđất xảyra, mộtphần nănglượng sóng P sẽ thâmnhập qua các chỗhở hay các vếtnứt trong các mảngđịatầng, truyềndẫn xuyênqua lớpnhamthạch lỏng xuốngtới tận lớp ngoài ruột tráiđất. Khi sóng P tớinơi gặp lớpthép (iron) nóng, đasố nănglượng sẽ bị phảnxạ dộingược lên, gặpphải lớpvỏ cứng của tráiđất lại bị dộingược xuống,v.v., như được minhchứng trong hìnhvẽ kếtiếp sau.

Nănglượng sóng P trong lớpdungnham nóng cóthể được giatăngthêm nếu kếthợp hay cộnghưởng với một trong cả ngàn nănglượng sóng P khác đang truyềndẫn xungquanh, dưchấn từ những trậnđộngđất hay các chấnđộngnhân tạo trong quákhứ. Nănglượng sóng P tíchluỹ càng giatăng trong lớp dungnham nóng hơncả ngàn độ sẽ làm tăngthêm nhiệtđộ của lớp dungnham và dođó cũng làm giatăngthêm áplực trên các mảngđịatầng.  

Nếunhư tìnhcờ các nhóm nănglượng của sóng P đang chuyểnđộng trong lòngđất, tụhội lạigần ngay các mảngđịatầng hay các vếtnứt, nó sẽ làm tăng áplực ngay trên các mảng, tăngtốc xêdịch khoảngcách xanhau của hai mảng và kếtquả là cóthể gâyra thêm một trậnđộngđất khác.

Ai đó cóthể nghĩ là các nănglượng sóng P này quá nhỏ để cóthể gây tác dụng. Đúnglà các nănglượng P này nhỏ. Nhưng nếuchỉ một (1) nhiệtđộ giatăng hâmnóng toàncầu đã cóthể chora nhiều hậuquả nghiêmtrọng, thì mộtvài độ hay một phầntrăm giatăng áplực dungnham trên các vếtgãy của mảngđịatằng cũng cóthể làm cho lớnchuyện. Một trậnđộngđất lớn cóthể xảyra sớm trong mộtvài năm, thayvì chờ thêm cả trămnăm sau.

Thuyết nóitrên cóthể giảithích tạisao các cơn hậuchấn, hay độngđất theosau, thường xảyra chừng mộtvài giờ hay vài ngày sau, tùytheo thờigian của các sóng truyềnvào tới lòng tráiđất và trởlại chỗ cũ. Cũng giống nhưvậy, nếu các sóng P trong lớp nhamthạch này hộitụ lại ngay gần ống dẫn của các miệng núilửa đang thờikỳ hoạtđộng, nó cóthể gâyra một sựcố phunlửa mới.

Như đã ghichú và nói trướcđây, tấtcả các chấnđộng lớn hay nhỏ, sớmmuộn gì cũng đều gópphần vào các trậnđộngđất hay núilửa xảyra trong tươnglai. Câunói nghenhư rất quenthuộc. Đúng là vậy, nếu chúngta nhớ đến hiệuứng tíchlũy về dunglượng của các khíthải hàngngày vào bầukhíquyển, từ hàngtriệu chiếc xeôtô nhỏ. Bảngliệtkê saulà những chấnđộngtheo thứtự mạnhnhất từtrênxuống, baogồm cả các sóng P mà conngười đã từng sảnxuấtvà gởivào trong lòngtráiđất. 

-         Nổ nguyêntử dướiđất.

-         Nổ Nguyêntử trên mặtđất.

-         Nổ mìn dướiđất.

-         Nổ bom trên mặtđất.

-    Khoang sâu dướiđất để tìm dầu, v.v.

Trong các chấnđộngkể trên, nếu khôngđược coilà nguyênnhân duynhất gâyra độngđất, thì cũng không nghingờ gì trườnghợp xấunhất là các vụnổ nguyêntử ngầm dưới đất, đã chora một nănglượng sóng P hay chấnđộng lớnnhất mà conngười đãtừng gởivào lòngtráiđất. Lýdo là vì các vụnổ nguyêntử dưới đất đềuđược chuẩnbị trong những vùng nhỏ và rất hạnhẹp, nên đã chora một nănglượng sóng P tụlại và rất mạnh, vào trong lớpdungnham của tráiđất.  

Theo những giảthuyết đangđược đưara tuy chưa có chứngminh rõràng, nhưsau:

- Vụ độngđất lịchsử 1906 ở San Francisco và nhiều nơi sauđó là do vachạm mạnh vào tráiđất bởi một thiênthạch rơi xuống vùng Siberia của Nga năm 1905.

- Độngđất và sóngthần kinhhoàng năm 2004 phầnnào gâyra bởi các vụnổ nguyêntử dướiđất năm 1998 từ Ấnđộ và Pakistan.

- Độngđất năm 2008 ở Tứxuyên, Trungquốc, gâyra bởi vụnổ thửnghiệm nguyêntử dướiđất từ một căncứ quânsự cáchđó khôngxa.

-  Gẩnnhất mới đây là hai trậnđộngđất Đàibắc năm 2010 và Nhât 2011, phầnnào gâyra bởi hai vụnổ nguyêntử dướiđất ở BắcHàn năm 2006 và 2009. 

Sauđây là một hìnhảnh vẽ minhhọa ướcchừng chothấy thờiđiểm vịtrí của các độngđất và địađiểm của các vụnổ nguyêntử dưới đất. Cũng nên chúý là từkhi chínhphù liênbang Mỹ chấmdứt hoàntoàn các vụnổ nguyêntử dướiđất năm 1992 và saulần độngđất khálớn 1994 ở Northridge gần Los Angeles, chotớinay chỉcó khoảng 13 lần độngđất khálớn (M>5.5), sovới 36 lần xảyra trong cùng một khoảng thờigian từ 1978-1994

Tómlại theo bảnkê sosánh sauđây, sẽ cho chúngta hiểubiết rõhơn về Hiệuứngnhàkính cho cả hai trườnghợp: Ô nhiễm khônggian và ônhiễm tráiđất:

          * Ngoạitrừ các chấtđộc phếthải hay vi chấtrắn cóhại trựctiếp cho sứckhỏe conngười.   

Nguyễn Cường

Sacto 4/2011

The Earthquakes, Earth Pollution, And Greenhouse Effect

by Cuong Nguyen

Abstract

Most of us have known or heard of air pollution and greenhouse effect which may have caused the global warming and climate change.  However, very few of us are aware of that earth pollution and its greenhouse effect could have partially caused earthquakes and/or volcano eruptions.  This preliminary report will address the issues and explain why that different kind of greenhouse effect could happen to us.   

*********

In December of 2004, a 9.3-magnitude earthquake was followed by deadly tsunamis occurred in the Indian Ocean off the west coast of Indonesia.  About six years later, another destructive 9.0-magnitude earthquake and 10-m tsunamis occurred off the east coast of Northern Japan, recently.  The proximity of these two events should be a serious wake-up call for our world leaders and the UN Nuclear Energy Commission.  Never before in our recorded history of the world’s largest earthquakes have two big ones of the same kind occurred within a short time span apart at two different locations.  One may wonder how it could have happened to us, and why?   The answers may be partially related to our own causes, along with earth pollution and its greenhouse effect. 

Since the dawn of human civilization, our common religious beliefs have claimed that most natural disasters on earth could have been caused by human sins.   Those beliefs could be scientifically proven to be correct most of the time.  Sometime in near future, hopefully someone from our genius pool of scientists will surely prove it with more hard evidences. In the meantime, we can only live with a theory and some speculations.

Here are the facts:  Based on reliable seismographs and records of many earthquakes that have happened on earth in the past century, the average number of major earthquake occurrences has doubled (200 %) in the 50 years since 1960 and almost tripled (300%) in the last two decades, compared to the first half of the 20^th century.      

                 Source: Wikipedia

We have already known that climate change, global warming, El Nino, or even hurricanes could have resulted from our poor treatment of the environment.  In the name of advanced technology, we have released billions ton of harmful gases into the space, creating the green house effect which warms up our atmosphere, melts polar ice caps at both ends of the earth, etc.  However, with all due respect, very few of us are aware that many earthquakes and volcanoes could partially also be caused by human ambition and negligence.

Earthquakes are caused by movement of the earth’s tectonic plates which originally formed our earth crust.  Many million years ago, the earth was hit by big chunks of comets or asteroids, creating broken tectonic plates, or existing faults on the earth’s surface today.  In general, there are mainly two types of movement which cause an earthquake.  One is the “Strike-Slip” movement in which two plates move horizontally against and away from each other in two opposing directions.  The other is the subduction movement in which one tectonic plate pushes and slides underneath the other tectonic plate.  

There is no doubt about the current theory on how earthquakes are caused.  Anyone can look up the details on most web pages or in professional textbooks.  However, the questions of why and what causes tectonic plates movement is not clearly answered or explained.  So far, our scientists are assuming that gravitation and earth’s rotation act unevenly on the tectonic plates, which causes hot magma flow underneath the earth crust.  Consequently, the hot flowing magma would push up against plates and cause plate movement, which has been shown to be anywhere from a few millimeters to several centimeters per year for subduction-type movement.   

While the “Magma Circulation” theory might have some merits, our scientists still ignore other forces that may cause tectonic plates movement.  For example, if the gravitational force from the moon could make the ocean tides rise up to a few meters, why wouldn’t it also be able to cause differential movements of some millimeters on the tectonic plates?  Nevertheless, we know most certainly that after a major quake occurs, dozens of aftershocks of lesser magnitude follow within a few hours, months, or even years later.  In many cases, the aftershocks happened at remote and different faults.  How and why did they happen?

These questions are the main subject for a study that will be presented in this article.        

The P-Waves and Greenhouse Effect

An earthquake is actually an underground vibration or seismic event.  It always produces two types of seismic waves: the S-Waves (shear waves) and P-Waves (pressure waves).  The S-Waves travel, or radiate along the earth’s crust and up towards the surface, causing immediate damage and destruction. Its energy also disperses and disappears faster when it reaches the ground surface or the magma layer below.  On the other hand, the P-Waves are almost like sound waves, or sonar sound, which causes no immediate damages, but could play a key role in the aftershocks and future shocks.   

According to the theory, after an earthquake occurs, a portion of the P-waves’ energy penetrate through the opening cracks, or gaps between tectonic plates and propagate down into the plastic magma layer.  When the P-waves reach the earth’s iron core, most of its energy will reflect and oscillate back and forth between the outer iron core and hard crust of the earth, as illustrated in the next figure.

The P-waves’ energy in hot magma might actually accumulate and increase if it merges or resonates with any of the thousands of existing P-waves still radiating around, bouncing back and forth from past earthquakes or other man-made seismic events.  The cumulative energy in the hot, plastic magma layer would eventually cause a temperature rise of a few degrees and consequently increase the pressure on the earth’s crust.

By chance, if any one of the bouncing P-waves focuses its dynamic energies at or near broken tectonic plates, or faults, it would increase the pressures directly on the plates, speed up the process of moving the plates away from each other and as a result, might trigger other temblors. 

One may argue that these P-waves energy are too small to account for.  Yes, they are small.  But if only a one degree increase in temperature could give us many serious troubles with global warming, then a few degrees or one percent change in plastic magma pressures at some cracks in the plates could also make a big difference.   A major earthquake could occur even earlier within a few years timeframe instead of waiting around for another hundred years.     

The theory may also explain why most aftershocks usually happen within several hours or days later, depending on the time it takes the P-waves to travel down to the iron core and come back.  Similarly, if the bouncing P-waves in the magma layer are focused at or near a conduit of an active volcano, it might trigger another eruption.

As already mentioned above, any large or small seismic event may have, sooner or later, collectively attributed to an earthquake or a volcano eruption. Does this sound familiar? Yes, it does, if we think of cumulative effect from the volume of harmful gases we have sent daily into the atmosphere from millions of small cars.  The following list is the largest man-made seismic events, including P-waves, which we have ever produced and sent inside the earth, in order of highest energy to lowest:

-         -         Underground nuclear test (UNT)  
-         Surface nuclear test (SNT)  
-         Non-nuclear underground explosions  
-         Non-nuclear surface explosions  
-         Deep drilling for oil exploration.

From all the seismic events listed above, if it is not singled out as a possible cause of some earthquakes, then the UNT is undoubtedly the worst case in terms of the amount of P-waves energy produced that the human race have ever sent inside the earth.  The reason is that most UNTs are prepared and conducted in small, restricted areas deep underground that could produce and send some very powerful and highly concentrated P-waves down into the earth’s mantle.   

It is currently being speculated, without any hard evidence, that:

-The 1906 earthquakes in San Francisco and around the world later that year could have been triggered by the 1905 collision of an asteroid into Siberia, Russia.

- The 2004 Indian Ocean Earthquake and deadly tsunamis could have been partially caused by UNTs in 1998 from India and Pakistan.

-The 2008 Sichuan earthquake in China could have been caused by an UNT from a nearby military nuclear base.

-And most recently, the 2010 Taipei Earthquake and the 2011 Japan Earthquake with destructive tsunamis could have been partially caused by North Korea’s two UNTs in 2006 and 2009, etc.     

Here is another figure showing approximately where and when an earthquake occurred, along with nearby UNTs.  It should be noted that since the US government have stopped all UNTs in 1992, after the 1994 Northridge earthquake there have only been 13 major earthquakes (M > 5.5) in California alone, compared to 36 that happened within the same time span from 1978-1994.

In summary, the following table will provide us with a better understanding of what the greenhouse effect means in both cases: air and earth pollution.

·        Excluding toxic wastes or other pollutants which is specifically harmful to human health.

            CUONG NGUYEN, P.E