Nguyên nhân xuất hiện hàng loạt hố nổ khổng lồ ở Siberia

Ấm lên toàn cầu có thể làm tan tầng đất đóng băng vĩnh cửu ở bán đảo Yamal, dẫn đến những vụ nổ tạo hố sâu trong thập kỷ qua.

Hố nổ đầu tiên được phát hiện vào năm 2014, sau đó nhiều hố khác cũng xuất hiện trên bán đảo Yamal. Ảnh: Felton Davis/Flickr

Sự xuất hiện đột ngột và vật chất xung quanh hố cho thấy nó hình thành do một vụ nổ. Từ đó đến nay, các nhà khoa học và người dân địa phương đã phát hiện thêm nhiều hố khác. Những hố này rất lớn, một số sâu tới 50 m, đồng thời giải phóng khí methane.

Theo nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Geophysical Research Letters, nhóm tác giả cho rằng một loạt điều kiện do địa chất khác thường của khu vực và biến đổi khí hậu đã khởi động quá trình giải phóng methane, dẫn đến một vụ nổ, IFL Science hôm 1/10 đưa tin. Ana Morgado, kỹ sư hóa học tại Đại học Cambridge, cùng các đồng nghiệp cho rằng bề mặt ấm lên dẫn đến sự thay đổi áp suất nhanh ở sâu dưới lòng đất, gây ra sự giải phóng khí methane dữ dội.

"Chỉ có hai cách để tạo ra một vụ nổ. Hoặc là phản ứng hóa học xảy ra và bạn thu được vụ nổ như khi thuốc nổ nổ tung, hoặc bạn bơm lốp xe đạp đến khi nó phát nổ - đó là vật lý", Julyan Cartwright, nhà địa vật lý tại Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Tây Ban Nha, cho biết.

Các hố ở Siberia không có dấu vết phản ứng hóa học, nghĩa là chúng hình thành từ nguyên nhân vật lý. "Máy bơm" trong trường hợp này là thẩm thấu - quá trình chất lỏng di chuyển để cân bằng nồng độ các chất hòa tan trong nó.

Bán đảo Yamal có tầng đất đóng băng vĩnh cửu dày giống đất sét thường đóng vai trò như một rào cản thẩm thấu, nhưng biến đổi khí hậu đã thay đổi điều này. Tầng đất đóng băng vĩnh cửu, dày 180 - 300 m, nằm dưới một lớp đất mặt gọi là "lớp hoạt động". Trong khi tầng đất đóng băng vĩnh cửu luôn đóng băng, lớp đất mặt tan chảy và đông lại theo mùa.

Trong tầng đất đóng băng vĩnh cửu ở một số nơi trên bán đảo có những lớp nước đặc biệt chưa đóng băng, độ mặn cao, gọi là cryopeg. Chúng vẫn ở trạng thái lỏng nhờ áp suất và độ mặn. Dưới cryopeg là một lớp chất rắn methane - nước kết tinh gọi là methane hydrate, vốn nên ổn định do nhiệt độ thấp và áp suất cao.

Nhưng giờ đây, khi nhiệt độ trung bình tăng lên, lớp hoạt động đang tan chảy và mở rộng xuống phía dưới cho đến khi chạm tới lớp cryopeg do áp suất thẩm thấu. Vì không đủ không gian trong lớp này để chứa nước tan thêm, áp suất bắt đầu tăng lên. Áp suất khiến các vết nứt xuất hiện và chạy dần lên bề mặt, dẫn đến sự giảm áp suất đột ngột ở độ sâu lớn. Sự thay đổi áp suất đột ngột đó làm tổn hại methane hydrate bên dưới cryopeg, dẫn đến sự giải phóng khí methane và gây ra vụ nổ vật lý.

Nhóm nghiên cứu kết luận rằng quá trình dẫn đến những vụ nổ này có thể kéo dài hàng thập kỷ, phù hợp với sự gia tăng nhiệt độ toàn cầu kể từ những năm 1980. "Đây có thể là hiện tượng ít khi xảy ra. Nhưng lượng methane được giải phóng có thể ảnh hưởng lớn đến sự ấm lên toàn cầu", Morgado nói.

Thu Thảo (Theo IFL Science)