Rogue wave - có nhiều tên gọi khác nhau gồm sóng sát thủ , sóng dữ, sóng độc, sóng lừng hay sóng quái vật - là "kẻ khổng lồ" đáng sợ và bí ẩn của biển cả. Hung thần đại dương này được cho là đã phá hủy 22 tàu sân bay (hàng không mẫu hạm) và cướp đi sinh mệnh của hơn 500 người chỉ trong nửa sau thế kỷ 20.

Tại sao lại xuất hiện loại sóng dữ này? Chúng hình thành như thế nào? Các nhà khoa học đã có câu trả lời chưa? Quanta Magazine sẽ làm sáng tỏ dần dần những câu hỏi này qua câu chuyện dưới đây.

Hai tuần trước Giáng sinh năm 1978, tàu chở hàng MS München (Đức) gặp phải một cơn bão dữ dội ở Bắc Đại Tây Dương. Thuyền trưởng của tàu dù không chủ quan, nhưng sóng và gió được dự báo sẽ không gây ra mối đe dọa nào cho con tàu dài 261 mét. Vào lúc nửa đêm, chỉ ba giờ trước khi thảm kịch xảy ra, người điều khiển tàu còn thông báo với thuyền trưởng tình hình thuận lợi của MS München. Sau đó, tất cả chìm trong im lặng.

Toàn bộ thủy thủ đoàn 28 người hoàn toàn biến mất giữa đại dương sâu thẳm. Sau khi điều tra, người ta chỉ còn thấy 4 xuồng cứu sinh, 3 container vận chuyển và một số ít thiết bị nổi.

Ảnh minh họa về sóng sát thủ. Nguồn: Internet

Manh mối đặc biệt nhất của thảm kịch này lại khiến các nhà điều tra bối rối. Một chiếc xuồng cứu sinh đã được phục hồi - ban đầu được gắn vào thân tàu München cách mặt nước khoảng 20 mét - cho thấy nó dường như đã bị xé toạc bởi một lực cực mạnh xuất hiện phía đuôi tàu. Tin đồn lập tức lan nhanh, cho rằng một con sóng khủng khiếp đã đổ ụp xuống boong tàu từ trên cao. Ủy ban điều tra hàng hải phía Tây Đức cuối cùng tuyên bố không thể giải thích nguyên nhân của vụ chìm tàu.

Đại dương rộng lớn chiếm 3/4 diện tích bề mặt Trái Đất, sâu đến hàng chục nghìn mét, do vậy, giới thủy thủ nhiều thế kỷ qua (bằng kinh nghiệm của mình) đã biết được nỗi ám ảnh kinh hoàng mà giới nghiên cứu mới xác nhận được trong những thập kỳ gần đây: Đại dương là một nơi nguy hiểm hơn nhiều so với lẽ thường.

Trong khi giới thủy thủ truyền tai nhau những câu chuyện về những con sóng quái vật, cao khủng khiếp, có khả năng nuốt trọn những con tàu lớn thì giới khoa học vẫn đang tìm kiếm những dữ liệu có tính xác thực nhất. Về lý thuyết, có thể có loại sóng biển khổng lồ, tuy nhiên, kết luận đó phải dựa trên việc theo dõi biển cả trong một thời gian dài.

Hình ảnh minh họa sóng sát thủ. Nguồn: Internet

Nhiều nhà khoa học hoài nghi sự tồn tại của sóng sát thủ vì sự xuất hiện của chúng không nằm trong một quy luật sóng biển nào, hơn nữa, bằng chứng khoa học về chúng chưa có, thay vào đó là những câu chuyện truyền tai của giới thủy thủ.

Sự hoài nghi này đã thay đổi vào một ngày đầu năm mới năm 1995, khi một con sóng quái vật trỗi dậy, tấn công giàn khoan dầu Draupner thuộc vùng Biển Bắc Na Uy.

Được trang bị một tia laser hướng xuống, hệ thống hình ảnh của Draupner đã ghi lại một con sóng cao 26 mét trong một bức ảnh chụp có độ phân giải cao. Vì xảy ra tại Draupner nên con sóng quái vật này có tên là sóng Draupner, hay sóng Năm Mới - con sóng sát thủ đầu tiên được phát hiện bởi máy móc của con người. Bằng chứng đanh thép này đã biến huyền thoại hàng hải thành sự thật.

Kể từ đó, các nhà nghiên cứu đã xác định rằng sóng quái vật/sóng sát thủ có thể xuất hiện bất ngờ, độc lập và khổng lồ, có thể đã phá hủy 22 tàu sân bay và cướp đi hơn 500 mạng sống chỉ trong nửa sau của thế kỷ 20.

Sự xuất hiện có bằng chứng khoa học của sóng sát thủ Draupner thúc đẩy các nhà vật lý tìm hiểu chính xác làm thế nào những con sóng khổng lồ đơn độc này có thể phát sinh.

Các nhà nghiên cứu đã đưa ra hai lý thuyết chính. Mỗi lý thuyết có thể mô tả cách sóng quái vật hình thành trong các bể sóng trong phòng thí nghiệm.

Lý thuyết đầu tiên, các nhà quan sát cho biết, sóng biển di chuyển với các tốc độ khác nhau. Khi con sóng này vượt lên con sóng khác, cả hai sau đó kết hợp với nhau. Nếu nhiều sóng biển chồng lên nhau cùng một thời điểm, tại cùng một vị trí thì khi đó sóng sát thủ sẽ hình thành. Francesco Fedele, chuyên gia kỹ thuật đại dương học thuộc Viện Công nghệ Georgia (Mỹ) miêu tả cơ chế chồng lên nhau của sóng sát thủ là "trò may rủi của đại dương", vì chúng xuất hiện độc lập - bất ngờ - và để lại hậu quả khôn lường.

Các nhà hải dương học từ lâu đã sử dụng phương pháp này để tính toán khả năng một con sóng sát thủ có chiều cao nhất định sẽ phát sinh, nhưng phương pháp dự báo đó vẫn còn gây tranh cãi, vì vẫn tồn tại nhược điểm là đánh giá thấp khả năng sinh ra chiều cao khổng lồ của những con quái vật như Draupner.

Lý thuyết thứ hai, theo các nhà khoa học khác cho rằng, sóng sát thủ hình thành từ cơ chế phức tạp hơn.

Thí nghiệm trong các bể sóng (wave tanks) cho thấy khi một sóng truyền ngay bên cạnh sóng khác có chiều dài tương tự, năng lượng bị rò rỉ từ sóng này sang sóng kia. Các sóng riêng lẻ ảnh hưởng lẫn nhau theo những cách phi tuyến phức tạp, như được ghi lại trong phương trình Schrödinger phi tuyến. Dù phương trình không thể giải quyết hoàn hảo trong hầu hết các trường hợp, nhưng các khám phá số đã tiết lộ rằng khi gặp các điều kiện thích hợp, các sóng tập hợp với nhau tạo thành sóng sát thủ, cao khổng lồ.

Hình ảnh sóng sát thủ thiết lập trong bể sóng ở phòng thí nghiệm. Nguồn: Mark McAllister/Edinburgh University

Vấn đề là...

Liệu hiệu ứng này, được gọi là tập trung phi tuyến, đã đánh chìm tàu München? Những người ủng hộ sóng tuyến tính như Francesco Fedele bác bỏ nhận định đó. Sóng trong bể bị giới hạn, họ tranh luận, trong khi sóng trong đại dương có thể gia tăng sức mạnh tự nhiên trước khi chúng có thể tập hợp với nhau tạo thành sóng sát thủ.

Các nhà nghiên cứu khác đồng ý rằng, chúng ta không biết rõ về đại dương thực sự.

"Trên đại dương thực, cả hai cơ chế có thể có liên quan" - Amin Chabchoub, một nhà vật lý sóng tại Đại học Sydney (Australia), người đồng tác giả đánh giá về cuộc tranh luận năm 2019, đưa ra kết luận. "Trong một số trường hợp, cả hai cơ chế có thể hình thành loại sóng độc lập, có chiều cao không tưởng."

"Đại dương quá hỗn độn, quá bí ẩn. Trước khi giải mã được sóng sát thủ thì chúng vẫn mặc nhiên tồn tại mọi lúc, mọi nơi trên Trái Đất này!" - Agis Athanassoulis, một nhà toán học tại Đại học Dundee ở Scotland kết luận.

Bài viết sử dụng nguồn: Quanta Magazine