Bí ẩn về những 'ổ gà' khổng lồ ở vùng cực Siberia

Sau một vụ nổ bất ngờ, trên mặt đất ở Yamal - một bán đảo nằm ở vùng Tây Bắc Siberi của Nga - để lại một cái hố bất thường. Ở rìa hố có đất đá vỡ vụn, những mảnh băng xám xen lẫn với băng vĩnh cửu. Bộ rễ cây nằm lộ ra ngoài rìa của ổ gà khổng lồ này có dấu hiệu bị cháy xem. Tất cả những điều này cho chúng ta biết những miệng núi lửa này đã được hình thành như thế nào.

Nhìn từ trên không, lớp đất mới bên rìa hố đặc biệt bắt mắt khi ở giữa bối cảnh của vùng lãnh nguyên xanh và các hồ nước xung quanh. Quan sát kỹ hơn, bạn có thể thấy đất và đá bên trong hố hình trụ gần như có màu đen. Khi nhà khoa học đến cửa hang, một vũng nước đã hình thành dưới đáy.

Evgeny Chuvilin là một trong những nhà địa chất đầu tiên đến đây. Ông làm việc tại Viện Khoa học và Công nghệ Skolkovo ở Moscow, Nga. Và một trong những bí ẩn đã đeo bám ông trong 6 năm qua chính là miệng núi lửa sâu khoảng 50 mét này. Kể từ khi cái hố bí ẩn đầu tiên được phát hiện ở một địa điểm khác trên bán đảo Yamal, điều bí ẩn đã luôn lởn vởn trong tâm trí ông.

Vào thời điểm đó, năm 2014, cái hố rộng khoảng 20 m và sâu 52 m được một phi công trực thăng phát hiện trên bầu trời, cách mỏ khí đốt Bovanenkovo ​​trên bán đảo Yamal khoảng 42 km.

Các nhà khoa học đến thăm nó đã mô tả những gì họ nhìn thấy là "một hiện tượng hoàn toàn mới trong lớp băng vĩnh cửu". Sau đó, phân tích các hình ảnh vệ tinh cho thấy miệng núi lửa, hiện được gọi là GEC-1, hình thành trong khoảng thời gian từ ngày 9/10 đến ngày 1/11/2013. Miệng núi lửa cuối cùng đã được nhìn thấy vào tháng 8 năm nay. Như vậy, tổng số miệng núi lửa được xác nhận được tìm thấy ở Yamal và bán đảo Gydan lân cận đã lên tới 17.

Tuy nhiên, nguyên nhân nào khiến những hố sâu khổng lồ này xuất hiện trong lớp băng vĩnh cửu và làm thế nào chúng có thể đột ngột hình thành vẫn là một bí ẩn. Ý nghĩa của chúng đặc biệt quan trọng đối với tương lai của Bắc Cực và đây được cho là một dấu hiệu đáng lo ngại về những thay đổi cơ bản đang diễn ra ở khu vực lạnh giá và thưa thớt dân cư phía bắc trái đất này.

Hố khổng lồ được hình thành như thế nào?

Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây đã bắt đầu cung cấp một số manh mối cho hiện tượng trên. Điều được khẳng định chắc chắn là sự hình thành của những lỗ sâu này không phải là kết quả của việc lớp băng vĩnh cửu tan chảy và di chuyển bên dưới bề mặt đất, sau đó dần dần chìm xuống. Thay vào đó, sự hình thành của chúng xuất phát từ các vụ nổ.

"Khi một vụ nổ xảy ra, những khối đất và băng lớn sẽ văng ra xa hàng trăm mét so với tâm vụ nổ nhờ áp suất. Nhưng tại sao áp suất dưới lòng đất lại cao như vậy vẫn là một bí ẩn", Yevgeny Chuvirin nói.

Nhóm các nhà khoa học Nga của Yevgeny Chuvirin đang cộng tác với các đồng nghiệp từ khắp nơi trên thế giới. Họ đã khám phá những lỗ khổng lồ này, thu thập mẫu và đo dữ liệu, với hy vọng hiểu sâu hơn về các điều kiện bên dưới mặt đất của vùng lãnh nguyên.

Một số nhà khoa học đã so sánh những lỗ khổng lồ này với núi lửa băng. Núi lửa băng tồn tại trên các thiên thể xa xôi như sao Diêm Vương trong hệ mặt trời, mặt trăng của sao Thổ và hành tinh lùn Ceres.

Chúng không phun ra dung nham mà phun ra magma băng bao gồm các chất bay hơi như nước, amoniac và mêtan. Tuy nhiên, khi ngày càng nhiều lỗ khổng lồ ở Bắc Cực được nghiên cứu, chúng đã được gọi là "miệng núi lửa phát thải khí" (gas release craters). Từ cái tên này, chúng ta có thể có được một số manh mối về cách chúng được hình thành.

"Phân tích dựa trên hình ảnh vệ tinh cho thấy một vụ nổ đã xảy ra ở một nơi vốn dĩ là một quả bóng bàn (Pingo) hoặc gò đất, tạo thành một cái ổ gà khổng lồ", Yevgeny Chuvirin cho biết.

Pingo là một loại đồi hình vòm, còn được gọi là đồi băng giá. Khi một lớp mặt đất đóng băng bị dòng nước chảy bên dưới làm rỗng, sau đó nước bắt đầu đóng băng, gò đất sẽ nở ra tạo thành một ngọn đồi băng giá. Pingo có xu hướng tăng và giảm tùy theo mùa. Một số "ngọn đồi" ở Canada đã được tìm thấy khoảng 1.200 năm tuổi. Tuy nhiên, những ngọn đồi này có xu hướng tự sụp đổ thay vì phát nổ.

Nhưng những gò đất ở Tây Bắc Siberia này rất khác biệt. Yevgeny Chuvirin giải thích rằng chúng phình to "rất nhanh và có thể bị đẩy cao tới vài mét", rồi bất ngờ phát nổ. Hơn nữa, việc chúng bị đẩy lên không phải do nước đóng băng, mà dường như là do tích tụ khí dưới lòng đất.

Sue Natalie, một nhà sinh thái học Bắc Cực, chuyên gia nghiên cứu về băng vĩnh cửu và là Giám đốc Dự án Bắc Cực của Trung tâm Nghiên cứu Khí hậu Woodwell, Mỹ cho biết: "Các gò băng giá mất nhiều thập kỷ để hình thành và có thể tồn tại trong một thời gian dài. Còn những gò đất đầy khí này được hình thành trong vòng vài năm."

Trong hố khổng lồ đầu tiên được phát hiện vào năm 2014, các nhà khoa học đã phát hiện ra các vòng sinh trưởng của cây liễu bụi từ tàn tích của vụ nổ. Một nghiên cứu về những vòng tăng trưởng này cho thấy những cây này đã phải chịu áp lực từ những năm 1940. Các nhà nghiên cứu cho biết, những áp lực này có thể đến từ sự biến dạng của mặt đất.

Alexander Kizyakov, nhà băng học tại Đại học Lomonosov ở Moscow, Nga, cho biết: "Tuy nhiên, có bằng chứng cho thấy vòng đời của các hố sụt phát thải khí có thể rất ngắn, từ 3 đến 5 năm. Hình ảnh vệ tinh cho thấy một lỗ khổng lồ có tên "SeYkhGEC" được hình thành vào đầu mùa hè năm 2017 đã bắt đầu biến dạng mặt đất ngay từ năm 2015."

Những ngọn đồi phát nổ

Những vết sẹo và gò tương tự liên quan đến việc giải phóng các túi khí đã được tìm thấy ở đáy biển Kara, gần bán đảo Yamal, trong khi những "vết sẹo" khác được tìm thấy ở biển Barents. Nhưng cho đến nay không địa hình tương tự nào được tìm thấy trên đất liền ở những nơi khác tại Bắc Cực.

Các nhà nghiên cứu đã đi xuống các miệng núi lửa và nhận thấy nồng độ khí mê-tan tăng cao trong nước tích tụ dưới đáy, dấu hiệu cho thấy khí mê-tan có thể đang xuất hiện từ bên dưới. Một lý thuyết được đưa ra là khí mê-tan bị chôn sâu dưới lớp băng vĩnh cửu đã tìm ra cách bay lên từ các hố không đóng băng dưới nắp băng.

Một điểm khác là trong những hố không đóng băng này, khi nước bắt đầu đóng băng, phần nước còn lại không còn giữ được khí cacbonic nồng độ cao đã hòa tan, và những khí này bắt đầu sủi bọt.

Bất kể nguồn khí là gì, các nhà nghiên cứu về cơ bản tin rằng khí sẽ tích tụ trong các hố đất không đóng băng, đẩy nắp băng rắn và phẳng lên từ 5 đến 6 mét cho đến khi nó bùng lên như một nồi nước sôi.

Khi những ụ đất này cuối cùng phát nổ, cảnh tượng thực sự trông rất ngoạn mục. Đất và băng phía trên hố, cùng với hầu hết các vật liệu chưa đông lại, đã bị ném ra xa 300 mét. Lực này lớn đến mức một khối đất rộng 1m sẽ bị văng ra bên ngoài, để lại một lỗ lớn có cạnh nhô lên. Lỗ mở rộng và bên dưới là một lỗ hình trụ tương đối hẹp.

Những người chăn nuôi tuần lộc ở địa phương cho biết họ đã nhìn thấy ngọn lửa và khói sau khi một miệng núi lửa phát nổ vào tháng 6/2017. Cư dân ở gần đó - tại một khu định cư cách miệng núi lửa khoảng 33 km về phía nam - cho biết khí tiếp tục cháy trong khoảng 90 phút, với ngọn lửa bốc cao từ 4-5 mét.

"Chúng tôi vẫn chưa biết liệu điều này có thể gây nguy hiểm cho người dân ở Bắc Cực hay không", các nhà khoa học cho biết.

Tác động lớn hơn tới Trái đất

Nhiệt độ không khí bề mặt ở Bắc Cực đang tăng nhanh gấp đôi so với mức trung bình toàn cầu, làm tăng lượng băng vĩnh cửu tan băng trong những tháng mùa hè. Bản thân điều này đang làm biến đổi cảnh quan Bắc Cực, dẫn đến sụt lún và lở đất do tan băng.

Bên trong lớp băng vĩnh cửu ở Bắc Cực chứa một lượng carbon khổng lồ - nhiều gấp đôi so với mức hiện tại trong khí quyển. Đây chủ yếu là tàn tích đông lạnh của thực vật và các vật chất hữu cơ khác, cũng như khí mê-tan, bị giữ lại bên trong các tinh thể băng - khí hydrat. Khi băng tan chảy, các vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ, giải phóng khí mê-tan và khí cacbonic dưới dạng sản phẩm phụ, đồng thời khí mê-tan bị mắc kẹt trong băng cũng được giải phóng.

"Theo những gì tôi biết, không nơi nào khác trên hành tinh này mà sự thay đổi về khí hậu có thể gây ra những thay đổi về cấu trúc vật lý của mặt đất như thế này", Sue Natalie nói.

Và như một vòng tuần hoàn, khí mê-tan rò rỉ từ lớp băng vĩnh cửu có thể đẩy nhanh quá trình ấm lên toàn cầu và do đó lại gây ra hiện tượng tan chảy mạnh hơn nữa.

Nhưng ở Yamal, các miệng núi lửa mang đến triển vọng về một quá trình khác thậm chí còn gây thêm sự không chắc chắn cho vòng phản hồi phức tạp giữa nhiệt độ tăng, lớp băng vĩnh cửu tan chảy và phát thải khí nhà kính. Nếu trầm tích mêtan bị mắc kẹt trong lớp băng vĩnh cửu sâu dưới lòng đất đang bắt đầu thấm qua các lớp băng vĩnh cửu thường không thấm nước, thì đây có thể là dấu hiệu cho thấy nắp băng trên lãnh nguyên đang trở nên dễ thẩm thấu hơn. Và điều này có thể tạo ra một mức độ không chắc chắn mới về cách những thay đổi ở Bắc Cực có thể ảnh hưởng đến sự nóng lên toàn cầu trên phạm vi rộng hơn, hay thậm chí là trên cả hành tinh.

"Những ổ gà này là dấu hiệu gây sốc về những gì đang xảy ra ở Bắc Cực. Khi bạn nhìn vào những thay đổi đang diễn ra ở khu vực này, bạn sẽ thấy rằng một số đang diễn ra dần dần, còn một số sẽ xảy ra đột ngột. Thay đổi bùng nổ hiếm khi xảy ra, nhưng những sự kiện này làm dấy lên lo ngại về việc tất cả những thay đổi này sẽ ảnh hưởng như thế nào đến khí nhà kính trong khí quyển", Sue Natalie nói thêm.

Mặc dù bí ẩn về các "ổ gà" ở Yamal vẫn còn đang được nghiên cứu, nhưng những sự thật đã được tiết lộ cho đến nay cho thấy những hố sâu này có ý nghĩa rất lớn và con người nên quan sát chúng cẩn thận hơn trong tương lai.

Tham khảo Kurs