Khi một ngọn núi lửa ở Vương quốc Tonga - quần đảo độc lập ở phía nam Thái Bình Dương - bắt đầu phun trào vào cuối tháng 12/2021 và sau đó bùng nổ dữ dội vào giữa tháng 1/2022, nhà khoa học NASA Jim Garvin và các đồng nghiệp đã nghiên cứu sâu về sự kiện này.
Ngày 24/1/2022, các nhà khoa học NASA cho biết vụ phun trào núi lửa ở Vương quốc Tonga đạt đỉnh vào ngày 15/1 với sức nổ mạnh gấp hàng trăm lần (thậm chí hơn) so với quả bom nguyên tử Mỹ ném xuống Hiroshima năm 1945.
Vụ nổ vào ngày 15/1 phóng ra vật chất ở độ cao 40 km và có thể cao tới 50 km, phủ trắng các hòn đảo gần đó bằng tro bụi và gây ra các đợt sóng thần hủy diệt. Một phi hành gia trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) đã chụp bức ảnh tro bụi này trên Nam Thái Bình Dương.
Vụ nổ vào ngày 15/1 phóng ra vật chất ở độ cao 40 km và có thể cao tới 50 km. Ảnh: Maxar via Getty Images
Ảnh chụp ngày 16/1/2022. Nguồn: ISS
Sử dụng kết hợp các cuộc khảo sát trên bề mặt và vệ tinh, các nhà nghiên cứu đã tính toán sức nổ của núi lửa dựa trên lượng đá bị mất trong vụ nổ từ hòn đảo núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, cộng với chiều cao biểu kiến của đám mây phun trào và một số yếu tố khác.
Jim Garvin, nhà khoa học trưởng tại Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA, cho biết: "Đây là ước tính sơ bộ nhưng chúng tôi nghĩ rằng lượng năng lượng được giải phóng bởi vụ phun trào tương đương với khoảng từ 4 đến 18 megaton TNT. 1 megaton tương đương với 1.000.000 tấn thuốc nổ TNT.
Điều đó khiến vụ phun trào núi lửa ở Tonga có khả năng mạnh gấp hàng trăm lần (thậm chí hàng nghìn lần) so với quả bom nguyên tử Mỹ ném xuống thành phố Hiroshima, Nhật Bản vào tháng 8 năm 1945. Quả bom nguyên tử "Little Boy" khi đó ước tính phát nổ với năng lượng 15 kiloton (15.000 tấn TNT).
[Theo tính toán, năng lượng từ vụ nổ núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ở Tonga mạnh gấp 266 lần đến 1.200 lần so với quả bom "Little Boy". Trên tựa bài, người viết dùng con số (ít nhất) 266 để miêu tả].
Vụ phun trào núi lửa mạnh nhất này cũng khiến Tonga trở thành núi lửa phun trào mạnh nhất được thấy trên Trái Đất trong hơn 30 năm, kể từ khi núi Pinatubo phun trào vào năm 1991.
BIẾN CỐ HIẾM CÓ CỦA HÒN ĐẢO HOANG
Núi lửa Tonga phun trào dữ dội vào ngày 15/1/2021, vài tuần sau một loạt vụ phun trào nhỏ hơn diễn ra vào cuối tháng 12/2021, làm rung chuyển hòn đảo hoang Hunga Tonga-Hunga Ha'apai.
Jim Garvin và các đồng nghiệp đã theo dõi núi lửa ở Tonga kể từ năm 2015, khi magma từ núi lửa đẩy vùng đất mới lên trên mặt nước, nối các đảo Hunga Tonga (ở phía Đông) và Hunga Ha'apai (ở phía Tây) lại với nhau. Đó là lý do, các nhà khoa học gọi đảo núi lửa này là Hunga Tonga-Hunga Ha'apai.
Hòn đảo Hunga Tonga-Hunga Ha'apai hình thành từ magma năm 2015. Nguồn: Earthobservatory.nasa.gov
Tuy nhiên, sau vụ phun trào đạt đỉnh ngày 15/1, phần địa hình cũ của Hunga Tonga-Hunga Ha'apai bị phá hủy hoàn toàn. Một lần nữa khiến Hunga Tonga-Hunga Ha'apai tách ra thành Hunga Tonga và Hunga Ha'apai vào ngày 17/1/2022.
Vụ phun trào núi lửa đạt đỉnh ngày 15/1 khiến Hunga Tonga-Hunga Ha'apai tách ra thành Hunga Tonga và Hunga Ha'apai vào ngày 17/1/2022. Ảnh: Earthobservatory.nasa.gov
Lượng magma sau vụ phun trào ngày 15/1/2022 lại đẩy vùng đất mới lên: Cao 1,8km so với đáy biển và trải rộng 20km.
Jim Garvin cho biết sẽ có những vụ phun trào thường xuyên xảy ra từ những ngọn núi lửa như thế này trên thế giới, nơi nước lỏng và magma nóng thiêu đốt thường xuyên tiếp xúc với nhau, để rồi tạo ra những vụ nổ hơi nước dữ dội. Những vụ phun trào như vậy được gọi là phun trào Surtseyan.
Tuy nhiên, vụ nổ xảy ra vào ngày 15/1 tại Tonga - khiến một cột hơi nước bốc lên rất cao trên không trung - còn dữ dội hơn nhiều so với một vụ phun trào Surtseyan điển hình. Nguyên nhân có thể là do lượng nước liên quan lớn bất thường.
SỰ PHA TRỘN KHỦNG KHIẾP
Hầu hết các vụ phun trào kiểu Surtseyan liên quan đến một lượng tương đối nhỏ nước tiếp xúc với magma nóng. "Nếu chỉ có một chút nước nhỏ vào magma, nó giống như nước va vào chảo nóng thì bạn nhận được một luồng hơi nước và vết bỏng nước nhanh chóng biến mất. Nhưng những gì đã xảy ra vào ngày 15/1 thực sự khác biệt. Chúng tôi không biết tại sao - bởi vì chúng tôi không có bất kỳ máy đo địa chấn nào trên Hunga Tonga-Hunga Ha'apai - nhưng một thứ gì đó chắc chắn đã làm suy yếu lớp đá cứng và gây ra sự sụp đổ một phần vành đai phía bắc của miệng núi lửa. Hãy coi điều đó giống như việc đáy chảo bị thủng, cho phép một lượng nước khổng lồ tràn vào một khoang chứa magma dưới lòng đất ở nhiệt độ rất cao" - Jim Garvin giải thích.
Nhiệt độ magma thường vượt quá 1000 độ C; trong khi nhiệt độ nước biển gần 20 độ C. Sự pha trộn của cả hai có thể cực kỳ bùng nổ, đặc biệt là trong không gian hạn chế của một buồng magma.
Jim Garvin nói: "Đây không phải là vụ phun trào Surtseyan tiêu chuẩn. Một số đồng nghiệp của tôi trong lĩnh vực núi lửa cho rằng loại sự kiện này xứng đáng có danh từ riêng. Hiện tại, chúng tôi không chính thức gọi nó là một vụ phun trào 'siêu Surtseyan'".
Trước đó, Jim Garvin và đồng nghiệp Dan Slayback ở NASA đã làm việc với một số nhà nghiên cứu để phát triển bản đồ chi tiết của đảo Hunga Tonga-Hunga Ha'apai trên và dưới mực nước. Họ sử dụng radar có độ phân giải cao từ Sứ mệnh Chòm sao RADARSAT của Cơ quan Vũ trụ Canada; cùng các quan sát quang học từ công ty vệ tinh thương mại Maxar và đo độ cao từ sứ mệnh ICESat-2 của NASA; cũng như sử dụng dữ liệu đo độ sâu dựa trên sóng siêu âm do Viện Đại dương Schmidt (Mỹ), hợp tác với NASA và Đại học Columbia (Mỹ) thu thập.
Trong suốt 6 năm qua, các nhà nghiên cứu từ NASA, Columbia, Sở Địa chất Tongan và Hiệp hội Giáo dục Biển đã làm việc cùng nhau để xác định địa hình trẻ đang bị xói mòn như thế nào do sóng liên tục và thỉnh thoảng bị xoáy bởi các cơn bão nhiệt đới.
Khi những dữ liệu này cơ bản hoàn thành thì Hunga Tonga-Hunga Ha'apai trải qua biến cố khiến nó một lần nữa bị phá hủy, để lại một địa hình mới ngầm dưới đáy biển.
Địa hình của Hunga Tonga-Hunga Ha'apai sau vụ phun trào ngày 15/1/2022. Ảnh: Maxar via Getty Images
Đối với một nhà địa chất học như Jim Garvin, chứng kiến sự ra đời và tiến hóa của một "hòn đảo Surtseyan" như thế này thật hấp dẫn, một phần vì không có nhiều ví dụ hiện đại khác trên Trái Đất ngày nay. Ngoài Surtsey - được hình thành gần Iceland từ năm 1963 đến năm 1967 và vẫn tồn tại hơn nửa thế kỷ sau - hầu hết các đảo Surtseyan mới đều bị xói mòn trong vòng vài tháng hoặc vài năm.
Điều khiến Jim Garvin quan tâm về những hòn đảo này là những gì chúng có thể dạy chúng ta về sao Hỏa. Ông nói: "Các đảo núi lửa nhỏ, mới hình thành, đang phát triển nhanh chóng trên Trái Đất có các đặc điểm giống nhau trên sao Hỏa ở một số khu vực. Điều đó giúp các nhà khoa học phần nào hiểu được sao Hỏa ngay tại Trái Đất".
Trái Đất đã từng chứng kiến những vụ phun trào núi lửa với đương lượng nổ rất lớn. Ví dụ, các nhà nghiên cứu ước tính rằng vụ phun trào Núi St. Helens năm 1980 phát nổ với năng lượng 24 megaton, trong khi vụ phun trào núi lửa Krakatoa năm 1883 giải phóng 200 megaton năng lượng, theo NASA.
Bài viết sử dụng nguồn: Sciencealert, Smithsonianmag, Earthobservatory.nasa.gov