Sông băng tan chảy “đánh thức” những ngọn núi lửa nguy hiểm nhất

VHO - Khi hành tinh ấm lên, thế giới có thể phải đối mặt với một tương lai đầy rủi ro và khó lường trước hơn bao giờ hết.

Theo hãng CNN, loạt dư chấn mạnh ghi nhận trong năm nay cho thấy một trong những “núi lửa băng” lớn nhất Iceland có dấu hiệu thức giấc sau hơn một thập kỷ yên ắng. Trong những tháng sau đó, mặt đất tiếp tục rung chuyển bởi nhiều trận động đất nối tiếp.

Các hiện tượng này cho thấy dòng magma nóng chảy, sệt đặc đang dâng lên từ sâu bên dưới Bardarbunga, ngọn núi lửa ẩn mình dưới sông băng Vatnajökull, sông băng lớn nhất châu Âu.

Câu hỏi đặt ra không còn là Bardarbunga có phun trào hay không, mà là thời điểm nào và nhiều khả năng đó sẽ là một vụ phun trào quy mô lớn.

Miệng núi lửa có diện tích khoảng 25 dặm vuông, hiện bị bao phủ bởi một lớp băng dày. Khi dung nham tiếp xúc với băng, các phản ứng dữ dội có thể xảy ra, dẫn đến những vụ phun trào mang tính bùng nổ cao. 

Lần phun trào gần nhất vào năm 2014 đã trở thành sự kiện núi lửa lớn nhất của Iceland trong hơn hai thế kỷ, với các cột dung nham bắn cao hàng trăm mét vào không trung.

Các nhà khoa học tại Iceland hiện đang theo dõi chặt chẽ Bardarbunga cùng nhiều núi lửa khác nằm sâu dưới các lớp băng dày. Khoảng một nửa trong số 34 hệ thống núi lửa đang hoạt động của quốc gia này hiện bị băng bao phủ.

Giới nghiên cứu đang tìm cách xác định liệu một giả thuyết đã tồn tại hàng thập kỷ có chính xác hay không và quá trình băng tan do khủng hoảng khí hậu có thể làm gia tăng tần suất và mức độ dữ dội của các vụ phun trào núi lửa.

Trọng tâm của các nghiên cứu là hiểu rõ hơn cách Trái đất vận hành ở những tầng sâu nhất, cũng như mối tương tác giữa các hoạt động của con người trên bề mặt, đặc biệt là hiện tượng ấm lên toàn cầu, với những quá trình địa chất diễn ra bên dưới.

“Đây là một mối liên hệ mà chúng ta chưa thực sự hiểu đầy đủ,” ông Ben Edwards, Giáo sư Địa chất học tại Đại học Dickinson, cho biết.

Nếu giả thuyết này được chứng minh, hệ quả có thể rất đáng kể, làm dấy lên cảnh báo về một tương lai nhiều rủi ro hơn, khi khủng hoảng khí hậu tiếp tục đẩy nhanh quá trình tan chảy của băng và sông băng, kéo theo những biến động địa chất khó lường.

Ngọn lửa dưới lớp băng

Iceland được xem là một “phòng thí nghiệm tự nhiên” lý tưởng để nghiên cứu mối quan hệ phức tạp giữa băng và núi lửa.

Quốc gia Bắc Âu này nằm trên ranh giới của hai mảng kiến tạo đang tách rời nhau và phía trên một cột manti siêu nóng, khiến nơi đây trở thành một trong những khu vực có hoạt động núi lửa mạnh nhất thế giới. 

Đồng thời, Iceland cũng là nơi tồn tại các sông băng, dù diện tích hiện nay đã bị thu hẹp đáng kể so với quá khứ.

Cách đây khoảng 15.000 năm, vào giai đoạn cuối của Kỷ băng hà, Iceland gần như bị bao phủ hoàn toàn bởi một lớp băng dày.

Trong vài nghìn năm sau đó, phần lớn lớp băng tan chảy, tạo ra diện mạo địa chất mới cho hòn đảo. Hiện nay, sông băng chỉ còn chiếm khoảng 10% diện tích Iceland.

Theo các nhà khoa học, quá trình băng tan trong quá khứ đã đi kèm với một hiện tượng đáng chú ý: sự gia tăng mạnh mẽ của hoạt động núi lửa. 

Michelle Parks, Điều phối viên giám sát biến dạng núi lửa tại Văn phòng Khí tượng Iceland cho biết, tỷ lệ phun trào trong giai đoạn đó được ước tính tăng gấp 30 đến 50 lần và kéo dài khoảng 1.500 năm.

Ngày nay, lượng băng còn lại tại Iceland đang tan chảy với tốc độ nhanh chưa từng có, lần này do khủng hoảng khí hậu có nguyên nhân từ sự tác động của con người.

Trước thực tế đó, bà Parks và các đồng nghiệp đang nỗ lực xác định liệu kịch bản hoạt động núi lửa gia tăng trong quá khứ có nguy cơ tái diễn hay không, trong bối cảnh Trái đất tiếp tục ấm lên.

Theo một nghiên cứu lập bản đồ công bố năm 2020, do ông Ben Edwards đồng tác giả, trên thế giới hiện có khoảng 245 ngọn núi lửa đang bị băng bao phủ hoàn toàn hoặc một phần.

Các “núi lửa băng giá” này phân bố tại nhiều khu vực có hoạt động địa chất mạnh, bao gồm Alaska; dọc bờ biển phía Tây Bắc Mỹ từ British Columbia đến miền Bắc California; ven bờ Tây Nam Mỹ; bán đảo Kamchatka ở vùng Viễn Đông của Nga; và thậm chí nằm sâu dưới lớp băng khổng lồ của Nam Cực.

Theo nghiên cứu của Ben Edwards, khoảng 160 triệu người trên thế giới đang sinh sống trong phạm vi 60 dặm (gần 100 km) quanh các núi lửa bị băng bao phủ, trong khi khoảng 200.000 người sống trong bán kính chỉ 3 dặm.

Điều này cho thấy, nếu hoạt động phun trào gia tăng trong tương lai, tác động đối với đời sống con người có thể sẽ rất sâu rộng.

Áp lực dung nham dưới lớp băng tan

Dù các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu chi tiết mối liên hệ giữa băng tan và hoạt động núi lửa, nhưng nhìn chung đã hình thành sự đồng thuận về cơ chế cơ bản của hiện tượng này.

Các sông băng và khối băng dày nằm trên đỉnh núi lửa hoạt động như những “tấm chăn” nặng nề, tạo áp lực lớn lên bề mặt Trái đất.

Khi băng tan nhanh, áp lực này giảm xuống, cho phép lớp vỏ Trái đất từ từ nâng lên trở lại. Đây là một quá trình diễn ra trong hàng thế kỷ.

Theo các nhà khoa học, sự thay đổi áp suất này dẫn đến các hệ quả. Trước hết sẽ tác động trực tiếp đến các quá trình địa chất sâu trong lớp vỏ Trái đất, nơi magma được hình thành.

Tại những khu vực như Iceland, nơi các mảng kiến tạo đang tách rời nhau, đá nóng từ sâu trong lòng đất di chuyển lên để lấp đầy khoảng trống. Khi đá nóng trồi lên, áp suất giảm, khiến vật chất này dễ dàng tan chảy hơn và hình thành magma - yếu tố then chốt làm gia tăng nguy cơ phun trào núi lửa.

“Một sông băng tan chảy đang làm giảm áp lực bên dưới, cho phép tạo ra nhiều magma hơn. Và lượng magma bổ sung này sẽ gây ra nhiều vụ phun trào núi lửa hơn hoặc lớn hơn", theo Allie Coonin, một nhà nghiên cứu địa vật lý tại Đại học Brown.

Quá trình băng tan không chỉ tác động đến sự hình thành magma ở sâu trong lớp vỏ Trái đất mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến các khối magma hiện có, vốn nằm cách miệng núi lửa chỉ vài dặm.

Những thay đổi về lực và áp suất bên trong Trái đất do băng tan cũng chi phối cách magma di chuyển lên bề mặt, cũng như lượng magma cần tích tụ trước khi một vụ phun trào mới xảy ra.

Theo bà Michelle Parks, phản ứng của buồng magma phụ thuộc lớn vào hình dạng và cấu trúc của từng núi lửa. Ở một số trường hợp, tác động của băng tan có thể làm gia tăng tần suất phun trào. 

Tuy nhiên, với những núi lửa khác, quá trình này có thể trì hoãn thời điểm phun trào, đồng thời cho phép magma tích tụ nhiều hơn ngay dưới bề mặt, làm gia tăng nguy cơ xảy ra những vụ phun trào lớn hơn trong tương lai.

Sự kết hợp chết người giữa dung nham và băng

Một trong những ẩn số lớn nhất đối với các núi lửa bị băng bao phủ trên toàn cầu là khoảng thời gian chúng cần để phản ứng trước sự tan chảy của băng.

Nghiên cứu của Moreno-Yaeger tại Chile cho thấy, có thể tồn tại độ trễ lên tới vài nghìn năm - một khoảng thời gian ngắn xét theo thang địa chất, nhưng lại quá dài so với vòng đời con người.

Trong bối cảnh hiện nay, các nhà khoa học cho rằng, tác động này có thể xuất hiện chỉ trong vài thập kỷ, song cũng không loại trừ khả năng phải mất hàng thế kỷ. “Chúng ta vẫn hiểu biết rất hạn chế về sự tương tác phức tạp giữa khí quyển, nước và lớp vỏ Trái đất, vì vậy không thể chắc chắn điều gì sẽ xảy ra,” ông David Pyle, Giáo sư Khoa học Trái đất tại Đại học Oxford, nhận định.

Dù còn nhiều bất định, giới khoa học nhấn mạnh việc tiếp tục nghiên cứu là rất quan trọng, bởi các núi lửa bị băng bao phủ nằm trong nhóm nguy hiểm nhất hành tinh.

Một minh chứng điển hình là núi lửa Nevado del Ruiz ở Colombia, cách thủ đô Bogotá khoảng 80 dặm về phía Tây. Được mệnh danh là “sư tử ngủ”, ngọn núi lửa phủ băng này bất ngờ phun trào vào tối 13.11.1985.

Vụ phun trào đã làm tan chảy lớp băng trên đỉnh núi, tạo ra những dòng bùn núi lửa khổng lồ lao xuống sườn núi về phía thị trấn Armero, cách đó khoảng 30 dặm. Gần như không có cảnh báo và rất ít thời gian để sơ tán, hàng nghìn cư dân bị mắc kẹt. Thị trấn bị chôn vùi hoàn toàn, khiến ít nhất 23.000 người thiệt mạng.

Điển hình, Nevado del Ruiz được xem là vụ phun trào núi lửa gây chết người nhiều nhất trong vòng 100 năm qua. Theo ông Pyle, đây là “một ví dụ điển hình cho thấy hậu quả thảm khốc khi một vụ phun trào tương đối nhỏ tương tác với một chỏm băng”.

Nghiên cứu núi lửa từ lâu đã là một thách thức lớn đối với giới khoa học. Nhiều ngọn núi lửa nằm ở những khu vực hẻo lánh và khó tiếp cận nhất trên Trái đất, đặc biệt là các núi lửa bị bao phủ bởi băng.

Mặt khác, một số hoạt động của chúng diễn ra âm thầm, kéo dài hàng thập kỷ hoặc hàng thế kỷ, sâu dưới lòng đất và ngoài tầm quan sát trực tiếp của con người.

Mối quan hệ giữa khủng hoảng khí hậu và hoạt động núi lửa lại càng phức tạp hơn, bởi đây là một quá trình tác động hai chiều. Núi lửa không chỉ chịu ảnh hưởng của khủng hoảng khí hậu mà còn có khả năng định hình lại khí hậu toàn cầu.

Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp khác, tác động lại đi theo chiều ngược lại. Các vụ phun trào có thể giải phóng lượng lớn khí nhà kính, góp phần làm Trái đất ấm lên.

Theo nhà nghiên cứu Moreno-Yaeger, điều này tạo ra một “vòng phản hồi tích cực”: băng tan kích hoạt các vụ phun trào, còn các vụ phun trào lại có thể thúc đẩy quá trình nóng lên toàn cầu và làm băng tan nhanh hơn.

“Vấn đề là chúng ta vẫn chưa thực sự hiểu điều gì sẽ xảy ra tiếp theo. Đây là một hệ thống vận hành phức tạp, khó dự đoán và chứa đựng nhiều yếu tố bất định,” ông Moreno-Yaeger nói.