Drone và tia laser 'đọc hơi thở' núi lửa trước khi phun

Drone được dùng để phát hiện những dấu hiệu cảnh báo núi lửa phun trào - Ảnh: DAILY STAR

Tại đảo Vulcano của Ý, những chiếc drone (máy bay không người lái) đang góp phần giúp giới khoa học "lắng nghe" những tín hiệu đầu tiên từ lòng đất.

Dùng drone và tia laser để 'đọc hơi thở' núi lửa

Trong một thử nghiệm mới tại đảo Vulcano ngoài khơi Sicily, các nhà khoa học của Đại học Kỹ thuật Munich (Đức) đã kết hợp máy bay không người lái với hệ thống laser để đo lượng khí thoát ra từ núi lửa mà không cần đưa cảm biến bay xuyên qua đám khí độc như trước.

Thay vào đó một thiết bị laser được đặt dưới mặt đất sẽ phát tia sáng xuyên qua cột khí. Drone chỉ mang theo một tấm phản xạ, giúp tia laser quay trở lại cảm biến. 

Từ mức độ ánh sáng bị hấp thụ trên đường đi, hệ thống sẽ tính toán nồng độ các loại khí và dựng thành bản đồ phân bố khí chỉ sau khoảng 10-15 phút. 

Theo Đại học Kỹ thuật Munich, mỗi chuyến bay có thể thu thập tới khoảng 3.000 phép đo, trong khi các thử nghiệm trước đó cho thấy sai số chỉ khoảng 5%.

Giáo sư Achim Lilienthal - Phó giám đốc Viện Robot và Trí tuệ máy thuộc Đại học Kỹ thuật Munich - cho rằng phương pháp này vừa giúp tăng độ chính xác, vừa giảm đáng kể rủi ro cho các nhà nghiên cứu khi không còn phải tiếp cận sát khu vực miệng núi lửa. 

Theo ông, mục tiêu tiếp theo của nhóm là tự động hóa toàn bộ quá trình đo và ứng dụng trí tuệ nhân tạo để phân tích dữ liệu nhanh hơn. 

Ý tưởng này cũng khắc phục một hạn chế của các hệ thống trước đây. Khi cảm biến được gắn trực tiếp lên máy bay, luồng gió từ cánh quạt có thể làm xáo trộn hoặc pha loãng đám khí, khiến kết quả đo thiếu chính xác. 

Trong nghiên cứu do Marius Schaab và các cộng sự công bố năm 2026, nhóm đã chứng minh phương pháp đo từ xa bằng laser giúp tránh được hiện tượng này, đồng thời bảo vệ thiết bị khỏi môi trường có tính axit và ăn mòn quanh miệng núi lửa. 

Drone được dùng để thu thập thông tin trong một vụ núi lửa phun trào - Ảnh: UCAM

Vì sao 'hơi thở' của núi lửa có thể báo trước một vụ phun trào?

Các nhà địa chất từ lâu đã xem khí núi lửa là một trong những tín hiệu quan trọng phản ánh hoạt động của magma dưới lòng đất.

Trong quá trình magma dịch chuyển lên gần bề mặt, lượng và thành phần các loại khí như cacbon điôxít (CO₂) hay lưu huỳnh điôxít (SO₂) thường thay đổi. 

Theo dõi sự biến động này giúp giới khoa học đánh giá những chuyển động đang diễn ra bên dưới núi lửa và kết hợp với các dữ liệu khác như động đất, biến dạng mặt đất hay nhiệt độ để đưa ra cảnh báo sớm.

Nhà núi lửa học Nicole Bobrowski thuộc Đại học Heidelberg (Đức) cho biết mỗi núi lửa có một "dấu vân tay khí" riêng. 

Theo bà, điều quan trọng là theo dõi sự thay đổi của từng ngọn núi theo thời gian. Trước một số vụ phun trào, tỉ lệ giữa cacbon điôxít và lưu huỳnh điôxít có thể biến động đáng kể, phản ánh quá trình magma đang dịch chuyển bên dưới. 

Thực tế máy bay không người lái đã được sử dụng để nghiên cứu núi lửa tại nhiều nơi trên thế giới. 

Năm 2020, các nhà khoa học của Đại học Cambridge cùng các đối tác quốc tế đã điều khiển máy bay không người lái bay vào cột khí của núi lửa Manam ở Papua New Guinea để đo trực tiếp lượng cacbon điôxít và lưu huỳnh điôxít tại một trong những núi lửa hoạt động mạnh nhưng rất khó tiếp cận.

Tại Costa Rica, các nhà nghiên cứu cũng sử dụng máy bay không người lái để lấy mẫu khí và nước ở hồ miệng núi lửa Poás. 

Kết quả cho thấy chất lượng mẫu gần tương đương phương pháp lấy mẫu thủ công, trong khi mức độ an toàn được cải thiện đáng kể do không cần đưa con người xuống gần khu vực nguy hiểm.

Các nhà khoa học nhấn mạnh công nghệ mới chưa thể dự báo chính xác thời điểm một núi lửa sẽ phun trào. 

Tuy nhiên kết hợp drone, laser và trí tuệ nhân tạo đang mở ra một hướng giám sát hiệu quả hơn, giúp phát hiện sớm những thay đổi bất thường trong "hơi thở" của núi lửa. 

Trong tương lai, khi kết hợp với dữ liệu địa chấn, biến dạng mặt đất và ảnh vệ tinh, những hệ thống này được kỳ vọng sẽ nâng cao khả năng cảnh báo sớm, góp phần giảm thiểu rủi ro cho các cộng đồng sống gần núi lửa.