Thứ gì bắn 146 triệu tấn nước lên khí quyển? ‘Soi’ vệ tinh của NASA, chuyên gia bất ngờ

Theo hình ảnh được quan sát từ vệ tinh của NASA, thứ có thể thổi 146 triệu tấn hơi nước vào khí quyển chính là vụ phun trào núi lửa ở Tonga. Vụ phun trào xảy ra vào tháng 1/2022.

Cụ thể, vào ngày 15/1, khi núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apai phun trào dưới đáy biển, cách Tonga khoảng 65 km về phía Bắc, nó đã tạo ra sóng một trận sóng thần và vụ nổ siêu thanh trong 2 lần liên tiếp.

Theo National Geographic, sự bùng nổ âm thanh được nghe thấy từ New Zealand, nơi cách đó hơn 2.100 km. Ngoài ra, có đợt sóng xung kích truyền đi nửa vòng Trái Đất, đến tận Anh, nơi cách xa tới hơn 16.000 km. Thậm chí có thời điểm, núi lửa Tonga có 200.000 lần phóng điện/ một giờ.

Hình ảnh núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apai phun trào từ trên cao. Ảnh: Reuters

Ngoài ra, vụ phun trào núi lửa cũng đã đưa một lượng lớn hơi nước vào tầng bình lưu, nơi cách bề mặt Trái Đất từ 12 – 53 km.

Theo các chuyên gia, dựa trên tính toán từ vệ tinh của NASA, lượng hơi nước khổng lồ này đủ để có thể lấp đầy được thể tích của 58.000 bề bơi chuẩn Olympic.

Phát hiện bất ngờ này đã được thiết bị Microwave Limb Sounder (MLS) trên vệ tinh Aura của NASA tiến hành thực hiện. Trên thực tế, vệ tinh Aura có thể đo được hơi nước, chất lượng của tầng ozone và cả những khí khác ở trong khí quyển.

Tuy nhiên, sau khi vụ phun trào núi lửa ở Tonga xảy ra, các nhà khoa học đã vô cùng ngạc nhiên trước kết quả đo hơi nước.

Các chuyên gia ước tính rằng, vụ phun trào này đã đưa 146 teragram, tương đương với 146 triệu tấn nước đến tầng bình lưu. Con số này bằng 10% lượng nước đã có tại tầng bình lưu. Ngoài ra, lượng hơi nước này thậm chí còn gấp gần 4 lần so với số lượng được tạo ra từ sau vụ phun trào Pinatubo ở Philippines năm 1991.

Nghiên cứu mới về phát hiện hơi nước đã được công bố trên tạp chí Geophysical Research Letters vào tháng 7 vừa qua.

Theo ông Luis Millan, tác giả của nghiên cứu, đồng thời nhà khoa học nghiên cứu khí quyển tại Phòng Thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA: "Chúng tôi chưa bao giờ trông thấy bất cứ thứ gì giống như vậy".

Do đó, nhóm nghiên cứu đã phải tiến hành kiểm tra cẩn thận về tất cả các phép đo ở trong thiết bị nhằm đảm bảo cho sự chính xác và đáng tin cậy".

Ông Luis Millan cho biết: "MLS chính là công cụ duy nhất có độ phủ đủ dày đặc để ghi lại chùm hơi nước khi những hiện tượng tự nhiên xảy ra. Ngoài ra, đây còn là công cụ duy nhất không bị ảnh hưởng bởi tro bụi do núi lửa tạo ra".

Vệ tinh Aura được phóng vào năm 2004 và từ đó đo được hai vụ phun trào núi lửa làm bốc hơi nước đáng kể ở trong khí quyển. Tuy nhiên, lượng hơi nước từ vụ phun trào lớn Kasatochi ở Mỹ vào năm 2008 và vụ phun trào Calbuco ở Chile năm 2015, lại tan biến khá nhanh.

Theo các chuyên gia, vụ phun trào núi lửa ở Tonga có đặc điểm khác biệt vì hơi nước được thổi vào khí quyển có thể giữ nhiệt. Điều này khiến nhiệt độ bề mặt của Trái Đất ấm hơn. Hơi nước dư thừa này có thể tồn tại trong vài năm ở tầng bình lưu.

Các nhà nghiên cứu tin rằng, lý do khiến lượng hơi nước bị đọng lại là do độ sâu của miệng núi lửa là 150 m ở dưới bề mặt đại dương.

Lượng hơi nước dư thừa trong tầng bình lưu cũng có thể dẫn đến những phản ứng hóa học tạm thời, góp phần làm suy giảm tầng ozone bảo vệ của Trái Đất.

Thế nhưng may mắn là hiệu ứng làm ấm lên của hơi nước được cho là tương đối nhỏ và chỉ có tính tạm thời. Cụ thể, nhiệt độ sẽ trở lại bình thường khi lượng hơi nước thừa giảm đi. Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu cũng cho biết, tình trạng này không đủ để làm trầm trọng thêm những điều kiện gây nên cuộc khủng hoảng khí hậu. Thay vào đó, nó chỉ có ảnh hưởng trong một thời gian ngắn.

Sự bất thường trong vụ phun trào núi lửa Tonga

Theo các chuyên gia, ngọn núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apa vẫn hoạt động trong hàng chục năm qua. Trong quá khứ, núi lửa này từng tỉnh giấc vào năm 2009 và giai đoạn 2014 – 2015. Tuy nhiên, đây chỉ là những sự kiện nhỏ so với vụ phun trào gây chấn động vào tháng 1/2022.

Núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ở đáy biển Thái Bình Dương phun trào qua ảnh chụp vệ tinh vào ngày 15/1/2022. Ảnh: Theguardian.

Giáo sư Shane Cronin, chuyên gia về ngành khoa học Trái Đất tại ĐH Auckland ở New Zealand, nhận định rằng, vụ núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apa phun trào vào ngày 15/1/2022 được coi là một trong những vụ nổ nghìn năm có một và nó bắt nguồn từ sự tích lũy của nhiều vụ phun trào trước đó.

Thậm chí, theo một số chuyên gia ước tính, vụ phun trào núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apai đầu năm nay đã giải phóng năng lượng khổng lồ, tương đương với hàng trăm quả bom nguyên tử từng ném xuống thành phố Hiroshima (Nhật Bản) vào năm 1945.

Đến tháng 5/2022, Giáo sư Shane Cronin đã dẫn đầu một nhóm nghiên cứu đi thuyền qua vị trí vùng lõm trung tâm hình thành khi núi lửa này phun trào. Các chuyên gia đã sử dụng sóng siêu âm để lập bản đồ cấu trúc của miệng núi lửa.

Kết quả các chuyên gia phát hiện, miệng núi lửa rộng 4 km ban đầu nằm sâu 200 m dưới mực nước biển, nhưng sau vụ phun trào thì có độ sâu là khoảng 850 m.

Theo chuyên gia Shane Cronin ước tính, trong quá trình hình thành miệng núi lửa khổng lồ, khoảng 6,5 km3 đá đã bị văng ra, tương đương với một quả cầu với đường kính bằng cầu Cổng Vàng ở San Francisco (California).

Theo nhóm nghiên cứu này, nguyên nhân của vụ phun trào tạo ra độ sâu mới của miệng núi lửa, có lẽ là do tương tác giữa một lượng lớn magma và nước khi núi lửa bắt đầu phun trào.

Giáo sư Shane Cronin cho biết, khi núi lửa phun trào, nước 20 độ C tiếp xúc trực tiếp với magma nóng tới 1.110 độ C. Chính sự chênh lệch về nhiệt độ lớn như vậy nên đã làm cho nước phát nổ khi bị ép tiếp xúc với magma. Thực tế mỗi tương tác như vậy lại đẩy nước sâu hơn vào magma. Điều này làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, đồng thời tạo ra những vụ nổ tiếp theo trong một phản ứng dây chuyền.

Nhóm nghiên cứu cho biết thêm, các hạt tro thu được ở Tonga sau vụ phun trào núi lửa cũng cho thấy rằng, có sự tương tác dữ dội giữa nước biển và magma. Theo kỹ sư địa chất Joali Paredes-Mariño tại ĐH Auckland, khi nước biển tiếp xúc với magma, nó sẽ tạo ra sóng xung kích đủ mạnh để có thể làm nứt vỡ các hạt tro.

Cấu tạo đặc biệt của núi lửa Tonga

Xét về cách phân loại, theo Giáo sư danh dự Richard Arculus, một nhà nghiên cứu núi lửa tại ĐH Quốc gia Australia, Hunga Tonga-Hunga Ha'apai được xếp vào loại núi lửa ngầm ở dưới biển. Thế nhưng ngọn núi lửa này có điểm đặc biệt là miệng núi lửa của nó lại nhô lên trên mặt nước.

Miệng núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apai. Ảnh: NASA

Miệng núi lửa lại trở thành một hố lớn ở giữa hai đảo Hunga Tonga và Hunga Ha'apai. NASA cho biết, hai hòn đảo này cũng được hình thành từ hoạt động phun trào của núi lửa.

Giáo sư Arculus cho biết thêm, ngọn núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apai đã hoạt động khá tích cực trong vòng 15 năm qua. Núi lửa này từng phun trào vào các năm 1912, 1937, 1988, 2009, 2015 và gần đây nhất là tháng 1/2022.

Giáo sư Arculus đã mô tả đợt phun trào vào ngày 15/1 là một vụ nổ lớn khai thông miệng núi. Quan sát hình ảnh vệ tinh cho thấy rằng, vụ nổ trên bề mặt biển đã tạo ra luồng sóng xung kích cực kỳ dữ dội và lan ra theo chiều ngang.

Vụ nổ đã tạo ra một khoảng trống khổng lồ ở bên trong miệng núi lửa và khiến cho nước biển ồ ạt tràn vào. Lượng nước biển này sau đó dội ngược trở lại và tạo thành sóng thần tiến vào bờ. Theo đó, nhiều quốc gia ở hai bờ Thái Bình Dương như Mỹ, Canada, New Zealand đã tiến hành phát cảnh báo sóng thần.

Các chuyên gia cũng cho biết, rất khó để dự báo chính xác thời điểm về vụ phun trào tiếp theo xảy ra ở núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apai.

Bài viết tham khảo nguồn: CNN, Nature, ABC, NatGeo