Giải mã bí ẩn của những hố trũng khổng lồ ở Siberia

Đây là hố thứ 17 xuất hiện ở bán đảo Yamal và Gyda xa xôi ở vùng Bắc Cực của Nga kể từ lần đầu tiên được phát hiện vào năm 2013, khiến các nhà khoa học hoang mang. Các miệng hố này được cho là có liên quan đến biến đổi khí hậu. Ảnh chụp bằng máy bay không người lái, mô hình 3D và trí tuệ nhân tạo đang giúp tiết lộ bí ẩn gây ra hiện tượng này.

“Miệng hố mới xuất hiện được bảo quản tốt theo một cách độc đáo, vì nước bề mặt chưa tích tụ trong miệng hố khi chúng tôi khảo sát, điều này cho phép chúng tôi nghiên cứu một miếng hố nguyên vẹn, không bị ảnh hưởng bởi sự thoái hóa”, ông Evgeny Chuvilin, nhà khoa học tại Trung tâm phục hồi hydrocacbon của Viện Khoa học và Công nghệ Skolkovo ở Moscowcho biết.

Đây cũng là lần đầu tiên các nhà nghiên cứu có thể cho một chiếc máy bay không người lái vào sâu trong miệng núi lửa, cách mặt đất từ 10 đến 15 mét, cho phép họ chụp được hình dạng của khoang ngầm nơi khí mê-tan tích tụ.

Ông Chuvilin là một thành viên của nhóm các nhà khoa học Nga đã đến thăm miệng hố nói trên vào tháng 8/2020. Những phát hiện của họ đã được công bố trên tạp chí Geosciences vào tuần trước.

Biến đổi khí hậu

Máy bay không người lái đã chụp khoảng 80 hình ảnh, cho phép các nhà nghiên cứu xây dựng mô hình 3D của miệng núi lửa, sâu 30 mét, ngang với chiều dài của ba chiếc xe buýt nối đuôi nhau.

Tác giả nghiên cứu Igor Bogoyavlensky, thuộc Viện Nghiên cứu Dầu khí thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga, từng là phi công lái máy bay không người lái cho biết ông phải nằm xuống rìa miệng núi lửa với độ 10 tầng nhà và dang tay qua mép để điều khiển máy bay không người lái.

“Ba lần chúng tôi suýt đánh mất chiếc máy bay, nhưng đã thành công trong việc lấy dữ liệu cho mô hình 3D”, ông nói.

Mô hình cho thấy các hang động xuất hiện bất thường ở phần dưới của hố, xác nhận phần lớn những giả thuyết mà các nhà khoa học đã đưa ra: Khí mê-tan tích tụ trong một khoang băng, khiến một gò đất xuất hiện trên mặt đất. Gò đất lớn dần về kích thước trước khi thổi bay băng và các mảnh vụn khác trong vụ nổ và để lại một miệng hố khổng lồ.

Điều vẫn chưa rõ ràng là nguồn gốc của khí mê-tan. Nó có thể đến từ các lớp sâu bên trong Trái đất hoặc gần bề mặt hơn, và cũng có thể là sự kết hợp của cả hai.

Băng vĩnh cửu là một hồ chứa khí mê-tan tự nhiên khổng lồ, một loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh hơn nhiều so với CO2 trong việc giữ nhiệt và làm ấm trái đất. Bắc Cực đang ấm lên nhanh hơn hai lần so với mức trung bình toàn cầu đã làm suy yếu lớp băng vĩnh cửu, đóng vai trò như một cái nắp, khiến khí mê-tan dễ bị thoát ra ngoài. Một số chuyên gia ước tính rằng đất ở khu vực đóng băng vĩnh cửu chứa lượng cacbon gấp đôi so với khí quyển, khiến khu vực này trở nên vô cùng quan trọng trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.

“Biến đổi khí hậu dĩ nhiên có tác động đến xác suất xuất hiện của các miệng hố thoát khí trong lớp băng vĩnh cửu ở Bắc Cực”, ông Chuvilin khẳng định.

Với việc sử dụng hình ảnh vệ tinh, các nhà nghiên cứu cũng có thể xác định thời điểm hình thành miệng hố. Họ tin rằng gò đất đã nổ tung vào một thời điểm nào đó trong khoảng từ ngày 15/5 đến ngày 9.6.2020. Miệng hố nói trên được phát hiện lần đầu tiên trong một chuyến bay trực thăng vào ngày 16.7.2020.

Theo ông Chuvilin, thời điểm hình thành này không phải ngẫu nhiên: “Đây là thời điểm trong năm khi có rất nhiều luồng năng lượng mặt trời, khiến tuyết tan chảy và các lớp trên của mặt đất nóng lên, và điều đó gây ra những thay đổi về đặc tính và hành vi của chúng”

Mặc dù những miệng hố này xuất hiện ở khu vực dân cư rất thưa thớt, nhưng chúng lại gây ra rủi ro cho người bản địa và cơ sở hạ tầng dầu khí. Các lỗ này thường được tìm thấy một cách tình cờ trong các chuyến bay trực thăng hoặc bởi những người chăn tuần lộc.

Lập bản đồ và dự đoán các vụ nổ tạo ra miệng hố

Dấu hiệu đáng ngại

Mặc dù đã có tới 17 miệng núi lửa đã được ghi nhận cho đến nay, vẫn chưa thể biết chắc rằng tổng cộng có bao nhiêu hố hoặc khi nào cái tiếp theo xuất hiện.

Các nhà khoa học vẫn chưa đủ các công cụ để phát hiện và lập bản đồ các miệng hố phát thải khí, mặc dù một nhóm tại Trung tâm Nghiên cứu Khí hậu Woodwell ở Massachusetts đang cố gắng thay đổi điều đó.

Để ghi lại những thay đổi trong cảnh quan Bắc Cực, và có lẽ cuối cùng dự đoán nơi miệng hố tiếp theo có thể xảy ra, các nhà nghiên cứu đã nghĩ ra một thuật toán để định lượng những thay đổi đối với các đặc điểm như chiều cao của các gò và sự mở rộng hoặc thu nhỏ của các hồ trên bán đảo Yamal và Gyda .

Mô hình của các nhà khoa học đã dự đoán chính xác tất cả bảy miệng hố được báo cáo vào năm 2017 và đoán trước được sự hình thành của 3 miệng hố mới.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng các miệng hố là một dấu hiệuđáng lo ngại cho thấy vùng cực bắc của hành tinh chúng ta đang trải qua những thay đổi mang tính căn bản.

Theo nghiên cứu, khoảng 5% trong số 327.000 km vuông mà nhóm khảo sát đã chứng kiến những thay đổi đột ngột về cảnh quan từ năm 1984 đến năm 2017. Những thay đổi này bao gồm sụt lở mặt đất, hình thành các hồ mới và sự biến mất của những hồ khác, cộng với sự xói mòn ở các khúc cua sông.

Sue Natali, Giám đốc chương trình Bắc Cực tại Trung tâm Nghiên cứu Khí hậu Woodwell và đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Những miệng núi lửa này đại diện cho một quá trình biến đổi mà trước đây các nhà khoa học chưa biết đến”.

“Các miệng núi lửa và những thay đổi đột ngột khác xảy ra trên toàn Bắc Cực là dấu hiệu cho thấy Bắc Cực đang nóng lên và tan băng nhanh chóng. Điều này có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho cư dân Bắc Cực và trên toàn cầu”, bà Sue kết luận.