Dưới đáy Thái Bình Dương, cách bờ biển Oregon 470 km, một thảm kịch đang diễn ra. Axial Seamount, một trong những ngọn núi lửa dưới nước hoạt động mạnh nhất thế giới, đang trào dâng magma. Các nhà khoa học tin rằng nó sẽ phun trào trước cuối năm 2025 – một dự đoán táo bạo, nhưng dựa trên nhiều thập kỷ theo dõi và nhịp điệu núi lửa độc đáo.

Bill Chadwick, một nhà địa vật lý tại Đại học Bang Oregon, ví tình hình hiện tại như một nồi áp suất đang gần đến giới hạn. “Dựa trên xu hướng hiện tại, và giả định rằng Axial sẽ sẵn sàng phun trào khi đạt đến ngưỡng lạm phát năm 2015, thời gian dự báo phun trào hiện tại của chúng tôi là từ bây giờ […] đến cuối năm 2025”, ông phát biểu tại cuộc họp thường niên năm 2024 của Liên minh Địa vật lý Hoa Kỳ.

Dự đoán điều không thể đoán trước

Dự báo núi lửa phun trào không phải là điều bạn có thể làm một cách đáng tin cậy, mặc dù chúng ít thất thường hơn động đất (cho đến ngày nay, chưa từng có trận động đất lớn nào được dự đoán). Hầu hết các dự đoán chỉ đưa ra thông báo trước vài giờ, nhưng Axial Seamount là một trường hợp đặc biệt. Nằm trên dãy Juan de Fuca, núi lửa này phun trào với tần suất đáng kinh ngạc. Các vụ phun trào trước đó vào năm 1998, 2011 và 2015 đã cho thấy một mô hình rõ ràng: đáy biển phồng lên khi magma tích tụ, hoạt động địa chấn tăng cường, và cuối cùng, núi lửa phun trào.

Tính nhất quán này khiến Axial trở thành một phòng thí nghiệm lý tưởng để nghiên cứu hành vi núi lửa. Trong hơn một thập kỷ, một mạng lưới cảm biến đã ghi lại mọi tiếng ầm ầm và phình ra. Cuối năm 2023, các nhà nghiên cứu nhận thấy tốc độ phun trào của núi lửa đã tăng gấp đôi. Đến giữa năm 2024, hoạt động địa chấn tăng vọt lên hơn 500 trận động đất mỗi ngày. “Nó không thể cứ như vậy mãi được”, Chadwick nhận xét, điều đó có nghĩa là núi lửa đang chịu áp lực rất lớn và sắp phun trào.

Mark Zumberge thuộc Viện Hải dương học Scripps đã nhấn mạnh môi trường giám sát đặc biệt của Axial. “Đây là núi lửa ngầm được trang bị thiết bị tốt nhất hành tinh”, ông nói. Mạng lưới này bao gồm các cảm biến áp suất đáy biển, phương tiện tự hành dưới nước (AUV) và phương tiện điều khiển từ xa (ROV), tất cả cùng nhau cung cấp góc nhìn độc đáo về hoạt động của núi lửa.

Trước đây, các nhà khoa học chỉ có thể nhìn thoáng qua các bể chứa magma, vốn thiếu độ phân giải để lập bản đồ chi tiết hơn. Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật đảo ngược dạng sóng toàn phần (FWI), một kỹ thuật địa chấn tiên tiến, để tạo ra hình ảnh độ phân giải cao của lớp dưới bề mặt.

Các phát hiện cho thấy một bể chứa magma chính bên dưới đỉnh núi, với tỷ lệ nóng chảy lên tới 37%—gần đạt ngưỡng huy động magma. Bên dưới, một đường ống dẫn magma từ sâu hơn trong lớp vỏ Trái Đất, với tỷ lệ nóng chảy từ 4-11%. Về phía tây, nhóm nghiên cứu phát hiện một bể chứa nhỏ hơn được kết nối với bể chứa chính bằng một kênh mỏng. Trong khi đó, về phía đông, một “họng” tốc độ thấp nối bể chứa magma chính với bề mặt, dẫn magma đến các khe nứt phun trào.

Những cấu trúc này tạo thành một hệ thống bất đối xứng đáng kinh ngạc, với hầu hết hoạt động tập trung bên dưới vách núi lửa phía đông. Sự mất cân bằng này có thể giải thích tại sao các vụ phun trào gần đây chủ yếu xảy ra ở sườn phía đông của Axial Seamount.

Tại sao nó quan trọng

Các núi lửa dưới nước như Axial Seamount hiếm khi đe dọa đến tính mạng con người, nhưng sự phun trào của chúng có thể gây ảnh hưởng lan rộng khắp các hệ sinh thái và thậm chí gây ra sóng thần. Ví dụ, vụ phun trào núi lửa Hunga Tonga năm 2022 đã gây thiệt hại 90 triệu đô la và khiến các nhà khoa học phải loay hoay tìm hiểu tác động của nó.

Tại Axial, các nhà nghiên cứu đặt mục tiêu ghi lại hoạt động của vụ phun trào tiếp theo. Rebecca Carey, một nhà nghiên cứu núi lửa tại Đại học Tasmania, coi đây là một cơ hội vàng. “Việc ghi lại quá trình phun trào sẽ cho chúng ta cái nhìn thoáng qua về tác động của nó lên các hệ thống thủy nhiệt và quần thể sinh vật gần đó”, bà giải thích với Science News . Các miệng phun thủy nhiệt, nơi sinh sống của rất nhiều sinh vật, có thể chứa đựng manh mối về cách các hệ sinh thái phản ứng với các hiện tượng cực đoan.

Hơn nữa, mỗi vụ phun trào đều giúp cải tiến các kỹ thuật dự báo. Trí tuệ nhân tạo hiện đang được sử dụng để phân tích các mô hình dữ liệu địa chấn, mang đến khả năng dự đoán các vụ phun trào chính xác đến từng giờ. “Liệu phương pháp phát hiện động đất dự báo này có hiệu quả không?” Chadwick tự hỏi. Nếu thành công, nó có thể cách mạng hóa cách các nhà khoa học theo dõi núi lửa trên toàn thế giới.

Những phát hiện của nghiên cứu cũng có ý nghĩa rộng hơn đối với kiến ​​tạo mảng và sự hình thành vỏ Trái Đất. Axial Seamount nằm tại giao điểm của dãy Juan de Fuca và điểm nóng Cobb, nơi nguồn magma đặc biệt dồi dào. Nghiên cứu cho thấy cách magma này tích tụ, tụ lại và cuối cùng thoát ra, góp phần vào sự phát triển của vỏ đại dương.

Bản thiết kế cho tương lai

Vụ phun trào sắp tới của Axial Seamount là một cơ hội học tập to lớn. Vụ phun trào năm 2015, giải phóng 156 triệu mét khối dung nham, đã cung cấp dữ liệu vô giá. Khảo sát bằng AUV cho thấy dung nham đã chảy dọc theo một khe nứt dài 19 km, tạo ra các đặc điểm mới dưới đáy biển. Những phát hiện này đã đặt nền móng cho các bản đồ chi tiết hiện đang được sử dụng để theo dõi hoạt động hiện tại của núi lửa.

Tuy nhiên, dự đoán luôn đi kèm với những cảnh báo. “Luôn có nguy cơ núi lửa sẽ hoạt động theo một mô hình mà chúng ta chưa từng thấy trước đây và gây ra điều gì đó bất ngờ”, Michael Poland thuộc Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ cảnh báo. Thách thức nằm ở việc chuyển đổi các mô hình này thành các nguyên tắc phổ quát áp dụng cho các núi lửa khác, vốn khó dự đoán hơn.

Hiện tại, Axial Seamount vẫn là một trường hợp nghiên cứu độc đáo.

Dù điều gì xảy ra vào năm 2025, những hiểu biết thu được từ Axial sẽ lan tỏa vượt xa miệng núi lửa chìm của nó. Với mỗi trận động đất, vết nứt và vụ nổ, các nhà khoa học lại tiến gần hơn đến việc giải mã những lực lượng định hình hành tinh của chúng ta.

Những phát hiện mới đã xuất hiện trên tạp chí Nature .

Theo ZmeScience

BÀI CHỌN LỌC:

Xác chết đột nhiên tỉnh lại, kể cho bác sĩ nghe một sự thật kinh hoàng