Phát hiện các hố sụt khổng lồ ẩn hiện dưới đáy biển Bắc Cực

Kết quả lập bản đồ biển Beaufort ở Canada, sử dụng phương tiện điều khiển từ xa dưới nước và sóng âm từ tàu, hé lộ những thay đổi quan trọng do lớp đất đóng băng vĩnh cửu tan chảy bên dưới đáy biển.Thay đổi mà các nhà khoa học quan sát diễn ra từ năm 2010 đến 2019. Họ đã tiến hành 4 lần khảo sát lập bản đồ trên khu vực rộng tới 26 km. Đây là lần đầu tiên một khu vực đóng băng vĩnh cửu dưới nước được khảo sát theo cách này.Trên đất liền, đất đóng băng vĩnh cửu tan chảy khiến cảnh quan Bắc Cực thay đổi mạnh, bao gồm sụt đất, sự hình thành và biến mất của các hồ, sự xuất hiện của gò đất gọi là pingo, các miệng hố sụt khổng lồ hình thành do khí methane phát nổ.Những thay đổi đó ảnh hưởng tới cơ sở hạ tầng như đường sá và đường ống, theo nhà địa chất học hải dương Charlie Paull ở Viện nghiên cứu thủy cung vịnh Monterey, một trong những tác giả chính của nghiên cứu.Đất đóng băng vĩnh cửu nằm bên dưới khoảng 1/4 đất đai ở Bắc bán cầu, bao gồm các khu vực rộng lớn dưới biển. Đó là do vào cuối kỷ băng hà gần nhất cách đây khoảng 12.000 năm, nhiều dài đất đóng băng bị chìm khi sông băng tan chảy và mực nước biển dâng lên.Trên khu vực nghiên cứu rộng 26 km vuông, nhóm nghiên cứu tìm thấy 41 hố dốc trước đây không tồn tại. Các hố có hình tròn hoặc oval, sâu trung bình 6,7 m. Thay đổi lớn nhất là một vùng lõm sâu 29 m, dài 225 m và rộng 95 m, lớn ngang một khu phố với nhiều tòa nhà 6 tầng.Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện vô số ngọn đồi có đường kính 50 m và cao 10 m chứa băng. Chúng rất giống pingo, gò đất chứa đầy băng trên đất liền.Kết quả khảo sát khu vực nhỏ hơn ở đáy biển vào năm 2013 và 2017 cho phép nhóm nghiên cứu tìm hiểu các thay đổi kỹ hơn. Evgeny Chuvilin, nhà khoa học ở Viện Skoltech tại Russia, tỏ ra bất ngờ khi thấy những thay đổi diễn ra trong thời gian ngắn như vậy.Miệng hố khổng lồ xuất hiện tại nhiều nơi ở vùng Bắc Cực của Nga khi các túi khí methane trong lòng đất phát nổ. Tuy nhiên, Paull và cộng sự cho rằng hố sụt dưới biển có nguồn gốc khác. Họ không tìm thấy đất đá trên đáy biển bắn ra từ vụ nổ.Ngoài ra, nước lợ ở gần đáy biển chứng tỏ nước biển bị trộn lẫn với nước ngầm và đất đóng băng vĩnh cửu không phải hệ thống khép kín có thể tích tụ áp suất lớn quá mức. Nhóm nghiên cứu cũng không phát hiện lượng methane lớn ở nước ngầm rò rỉ.Nhiều thay đổi về cảnh quan vùng cực gắn liền với nhiệt độ ấm hơn do khủng hoảng khí hậu. Bắc Cực đang ấm lên nhanh gấp hai lần mức trung bình toàn cầu. Tuy nhiên, nhóm tác giả nghiên cứu cho biết những thay đổi mà họ mô tả không thể lý giải bằng hiện tượng biến đổi khí hậu do con người gây ra."Do đây là nghiên cứu đầu tiên về sự tan rã của lớp đất đóng băng vĩnh cửu dưới biển, chúng tôi không có dữ liệu dài hạn về nhiệt độ đáy biển trong vùng. Dữ liệu mà chúng tôi có không thể hiện xu hướng ấm lên trong nước biển ở độ sâu 150 m", Paull nói.Thay vào đó, các hố mới phát hiện nhiều khả năng thay đổi về khí hậu chậm và lâu đời hơn xảy ra suốt hàng nghìn năm qua từ kỷ băng hà cuối cùng.Nhiệt lượng ở hệ thống nước ngầm di chuyển chậm rãi góp phần vào sự tan rã của lớp đất đóng băng vĩnh cửu dưới biển, tạo ra những hố sụt lớn ở vài khu vực, Paull giải thích. Những hốc nước thay thế băng bên trong đất đóng băng. Khi các hốc này sụp đổ, hố sụt lớn hình thành nhanh chóng.Gò đất giống pingo được tạo ra khi nước lợ tạo bởi đất đóng băng tan rã phun lên trên và đóng băng. Tuy nhóm nghiên cứu chưa thể xác định nhiệt độ của nước ngầm, nếu mức nhiệt vào khoảng 1 độ C, nó có thể làm chảy cột băng qua hàng nghìn năm.

Kết quả lập bản đồ biển Beaufort ở Canada, sử dụng phương tiện điều khiển từ xa dưới nước và sóng âm từ tàu, hé lộ những thay đổi quan trọng do lớp đất đóng băng vĩnh cửu tan chảy bên dưới đáy biển.

Thay đổi mà các nhà khoa học quan sát diễn ra từ năm 2010 đến 2019. Họ đã tiến hành 4 lần khảo sát lập bản đồ trên khu vực rộng tới 26 km. Đây là lần đầu tiên một khu vực đóng băng vĩnh cửu dưới nước được khảo sát theo cách này.

Trên đất liền, đất đóng băng vĩnh cửu tan chảy khiến cảnh quan Bắc Cực thay đổi mạnh, bao gồm sụt đất, sự hình thành và biến mất của các hồ, sự xuất hiện của gò đất gọi là pingo, các miệng hố sụt khổng lồ hình thành do khí methane phát nổ.

Những thay đổi đó ảnh hưởng tới cơ sở hạ tầng như đường sá và đường ống, theo nhà địa chất học hải dương Charlie Paull ở Viện nghiên cứu thủy cung vịnh Monterey, một trong những tác giả chính của nghiên cứu.

Đất đóng băng vĩnh cửu nằm bên dưới khoảng 1/4 đất đai ở Bắc bán cầu, bao gồm các khu vực rộng lớn dưới biển. Đó là do vào cuối kỷ băng hà gần nhất cách đây khoảng 12.000 năm, nhiều dài đất đóng băng bị chìm khi sông băng tan chảy và mực nước biển dâng lên.

Trên khu vực nghiên cứu rộng 26 km vuông, nhóm nghiên cứu tìm thấy 41 hố dốc trước đây không tồn tại. Các hố có hình tròn hoặc oval, sâu trung bình 6,7 m. Thay đổi lớn nhất là một vùng lõm sâu 29 m, dài 225 m và rộng 95 m, lớn ngang một khu phố với nhiều tòa nhà 6 tầng.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện vô số ngọn đồi có đường kính 50 m và cao 10 m chứa băng. Chúng rất giống pingo, gò đất chứa đầy băng trên đất liền.

Kết quả khảo sát khu vực nhỏ hơn ở đáy biển vào năm 2013 và 2017 cho phép nhóm nghiên cứu tìm hiểu các thay đổi kỹ hơn. Evgeny Chuvilin, nhà khoa học ở Viện Skoltech tại Russia, tỏ ra bất ngờ khi thấy những thay đổi diễn ra trong thời gian ngắn như vậy.

Miệng hố khổng lồ xuất hiện tại nhiều nơi ở vùng Bắc Cực của Nga khi các túi khí methane trong lòng đất phát nổ. Tuy nhiên, Paull và cộng sự cho rằng hố sụt dưới biển có nguồn gốc khác. Họ không tìm thấy đất đá trên đáy biển bắn ra từ vụ nổ.

Ngoài ra, nước lợ ở gần đáy biển chứng tỏ nước biển bị trộn lẫn với nước ngầm và đất đóng băng vĩnh cửu không phải hệ thống khép kín có thể tích tụ áp suất lớn quá mức. Nhóm nghiên cứu cũng không phát hiện lượng methane lớn ở nước ngầm rò rỉ.

Nhiều thay đổi về cảnh quan vùng cực gắn liền với nhiệt độ ấm hơn do khủng hoảng khí hậu. Bắc Cực đang ấm lên nhanh gấp hai lần mức trung bình toàn cầu. Tuy nhiên, nhóm tác giả nghiên cứu cho biết những thay đổi mà họ mô tả không thể lý giải bằng hiện tượng biến đổi khí hậu do con người gây ra.

"Do đây là nghiên cứu đầu tiên về sự tan rã của lớp đất đóng băng vĩnh cửu dưới biển, chúng tôi không có dữ liệu dài hạn về nhiệt độ đáy biển trong vùng. Dữ liệu mà chúng tôi có không thể hiện xu hướng ấm lên trong nước biển ở độ sâu 150 m", Paull nói.

Thay vào đó, các hố mới phát hiện nhiều khả năng thay đổi về khí hậu chậm và lâu đời hơn xảy ra suốt hàng nghìn năm qua từ kỷ băng hà cuối cùng.

Nhiệt lượng ở hệ thống nước ngầm di chuyển chậm rãi góp phần vào sự tan rã của lớp đất đóng băng vĩnh cửu dưới biển, tạo ra những hố sụt lớn ở vài khu vực, Paull giải thích. Những hốc nước thay thế băng bên trong đất đóng băng. Khi các hốc này sụp đổ, hố sụt lớn hình thành nhanh chóng.

Gò đất giống pingo được tạo ra khi nước lợ tạo bởi đất đóng băng tan rã phun lên trên và đóng băng. Tuy nhóm nghiên cứu chưa thể xác định nhiệt độ của nước ngầm, nếu mức nhiệt vào khoảng 1 độ C, nó có thể làm chảy cột băng qua hàng nghìn năm.