Bí ẩn bủa vây vụ phun trào núi lửa - động đất - sóng thần ở Tonga

Một vụ phun trào vào năm 2014 đã tạo ra hòn đảo thứ 3, kết nối 3 hòn đảo thành một vùng đất liền. Và khi ngọn núi lửa thức giấc lần nữa vào tháng 12 năm ngoái, hòn đảo không sự sống ở đỉnh ngọn núi lửa lớn dần lên nhờ tro và đá.

Sau đó, vụ phun trào thảm khốc vào ngày 15-1 xảy ra. Theo các bức ảnh vệ tinh, chỉ còn hai mỏm đá nhỏ nhô lên trên mặt biển trong khi "con quái vật" Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ẩn nấp bên dưới những con sóng. Nhưng cho dù vụ phun trào xảy ra trong vài tuần hay vài năm, núi lửa sẽ lại nhô lên khỏi mặt nước.

Vòng tuần hoàn hủy diệt và tái sinh này là mạch máu của những ngọn núi lửa như Hunga Tonga-Hunga Ha'apai. Đây chỉ là một trong số rất nhiều ngọn núi nằm rải rác trên vương quốc Tonga. Dù vậy, nguồn năng lượng cực lớn của lần phun trào mới nhất này, tương đương với sức nổ của 6 triệu tấn TNT, không giống với bất kỳ vụ phun trào nào khác trong những thập kỷ gần đây.

Vụ nổ tạo ra một cơn sóng thần chạy khắp Thái Bình Dương và một tiếng nổ siêu thanh lan truyền 2 lần trên khắp thế giới. Ngoài ra, vụ nổ còn giải phóng đám tro bụi và khí cao đến 30,5 km, có nơi lên đến 54 km, vào tầng bình lưu. Có lẽ điều đáng chú ý nhất là tất cả những sự kiện này đều đến từ cơn thịnh nộ chỉ kéo dài khoảng 1 giờ của ngọn núi lửa.

Các nhà khoa học đang chạy đua để tìm hiểu nguyên nhân của lần phun trào dữ dội này và những cơn sóng thần trên diện rộng mà nó tạo ra. Một số manh mối cho thấy tiền đề cho một vụ nổ mạnh như vậy có thể đến từ phản ứng hóa học của các loại đá nguội xuất hiện trong dung nham của các vụ phun trào trước đây.

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Lithos, các nhà khoa học phát hiện ra những điểm khác biệt chính giữa vật chất phun trào trong các vụ phun trào nhỏ và lớn. Họ đang cảm thấy tò mò về những phản ứng trong vụ việc mới nhất lần này có thể tiết lộ điều gì.

Hiểu được nguyên nhân gây ra sự phun trào mới đây của Hunga Tonga-Hunga Ha'apai có thể giúp giảm bớt những rủi ro trong tương lai.

Tuy hiện, mối lo ngại lớn nhất hiện nay là về người dân Tonga và liệu có thêm vụ việc nào nữa hay không. Gần như tất cả các ngọn núi lửa đều nằm dưới đại dương, bị che khuất khỏi tầm nhìn vệ tinh và không có thiết bị nào trên mặt đất có thể theo dõi sự dịch chuyển dưới lòng đất của đá nóng chảy.

Dù Hunga Tonga-Hunga Ha'apai đã nhiều lần phun trào trong quá khứ, gần đây các nhà khoa học mới nhận ra mức độ khủng khiếp mà những vụ phun trào có thể tạo ra. Vì phần lớn Hunga Tonga-Hunga Ha'apai chìm dưới nước nên ngọn núi lửa này rất khó nghiên cứu.

Ông Marco Brenna, nhà núi lửa học tại trường ĐH Otago ở New Zealand và là tác giả của nghiên cứu đăng trên tạp chí Lithos, cho biết phản ứng hóa học của các vật chất phun trào sẽ giúp giải mã lý do vì sao lần phun trào này lại mạnh mẽ đến vậy.

Khi một hệ thống mắc-ma nguội đi, các tinh thể của các khoáng chất khác nhau hình thành vào những thời điểm khác nhau, điều này làm thay đổi tính chất hóa học của đá nóng chảy đang nguội dần. Các tinh thể bảo tồn những thay đổi này qua năm tháng.

Ông Brenna và các đồng nghiệp đã phân tích những vòng tinh thể trong đá núi lửa trong 2 vụ phun trào lớn cách đây 900 và 1.800 năm. Công trình nghiên cứu của họ cho thấy trước khi núi lửa tạo ra những vụ phun trào này, dòng mắc-ma mới nhanh chóng được bơm vào trong. Nhưng những tảng đá từ những vụ phun trào vừa phải hơn vào năm 2008 và 2015 lại thiếu những vành đai này, cho thấy một dòng mắc-ma chảy liên tục nhưng chậm, ông Brenna cho biết.

Ông Geoff Kilgour, nhà núi lửa học thuộc GNS Science của New Zealand, người không tham gia nhóm nghiên cứu, cho biết trong khi các quá trình dưới lòng đất này có thể là nguyên nhân dẫn đến sự phun trào, nước cũng có thể góp phần vào vụ nổ hôm 15-1.

Nước có thể nạp siêu sức mạnh cho núi lửa nhưng vẫn chưa rõ chính xác bằng cách nào mà nó lại gây ra sự bùng nổ đáng kinh ngạc từ Hunga Tonga-Hunga Ha'apai.

Ngoài ra, vụ phun trào mới nhất này còn khiến nhiều người thắc mắc vì lượng vật chất nó phun ra lại ít một cách đáng ngạc nhiên. Ông Barker nói rằng tro bụi từ những vụ phun trào lớn trong quá khứ của núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apai có thể được tìm thấy trên đảo Tongatapu gần đó và lớp này dày gấp 10 lần so với lớp mới.

Ngoài ra, một số nhà khoa học suy đoán rằng vụ nổ với năng lượng khổng lồ, tồn tại trong thời gian ngắn có thể đã khuấy động các đợt sóng thần lớn bất thường xảy ra sau vụ phun trào hôm 15-1.

Sóng thần thường được tạo ra từ sự thay đổi đột ngột dưới nước, ví dụ như sự chuyển động nhanh của đất trong một trận động đất. Tuy nhiên, sau khi Hunga Tonga-Hunga Ha'apai phun trào, sóng xuất hiện ở một số nơi, chẳng hạn như vùng Caribbean, sớm hơn nhiều so với dự kiến ​​của một trận sóng thần điển hình.

Sau đó, những đợt sóng ập vào những bờ biển xa xôi cũng không kém phần kỳ lạ. Sóng thần càng đi xa khỏi nơi bắt đầu sẽ càng nhỏ dần. Mặc dù những con sóng tràn vào các hòn đảo của Tonga gây thiệt hại rất lớn, chúng lại không đủ cao để giải thích cho những con sóng lớn đáng kinh ngạc trên khắp đại dương.

Việc mô hình hóa sự lan truyền và thời gian của những con sóng, đồng thời lập bản đồ những thay đổi đối với núi lửa có thể giúp giải thích điều gì đã dẫn đến cơn sóng thần lớn. Dù vậy, các nhà khoa học cho biết sự kết hợp khó hiểu của các sự kiện sẽ thay đổi cách chúng ta nhìn nhận về kiểu phun trào này và điều này không xảy ra thường xuyên.