Phát hiện 85 hồ nước ngầm mới dưới lớp băng Nam Cực

Ẩn sâu dưới lớp băng khổng lồ của Nam Cực là hàng trăm hồ ngầm, góp phần định hình cảnh quan băng giá của lục địa này. Những hồ nước ngầm này ảnh hưởng đến cách các sông băng dịch chuyển và trượt đi, từ đó liên quan mật thiết đến sự biến động của mực nước biển toàn cầu.

Vệ tinh CryoSat giúp phát hiện hồ băng

Dựa trên 10 năm quan sát từ vệ tinh CryoSat, các nhà khoa học đã phát hiện thêm 85 hồ chưa từng được biết đến, nằm sâu vài cây số dưới lớp băng gần Nam Cực. Với phát hiện này, số lượng hồ ngầm hoạt động được ghi nhận ở Nam Cực đã tăng hơn một nửa, lên tới 231 hồ.

Khám phá hiếm hoi về động lực học băng Nam Cực

Nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Communications cuối tuần qua đặc biệt quan trọng bởi các hồ ngầm này có chu kỳ vơi cạn và đầy lại, mang đến cái nhìn hiếm hoi về các quá trình diễn ra sâu dưới bề mặt, ngay tại chân lớp băng. Các nhà nghiên cứu còn xác định thêm những tuyến thoát nước ngầm mới, bao gồm năm hệ thống hồ kết nối với nhau.

Tác giả chính của nghiên cứu, Sally Wilson, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Leeds, nhấn mạnh rằng hiện nay con người vẫn hiểu biết rất ít về những “mạch nước ngầm” này, bởi chúng bị chôn vùi dưới hàng trăm mét băng dày.

Sally Wilson cho biết: “Trong những điều kiện như vậy, việc quan sát quá trình các hồ ngầm đầy và vơi là cực kỳ khó khăn, nhất là khi chu kỳ này kéo dài nhiều tháng đến nhiều năm. Trước nghiên cứu của chúng tôi, trên toàn cầu chỉ có 36 chu kỳ hoàn chỉnh được ghi nhận, từ lúc hồ bắt đầu đầy đến khi vơi cạn. Chúng tôi đã quan sát thêm 12 chu kỳ hoàn chỉnh, nâng tổng số lên 48”.

Vì sao quan sát vệ tinh quan trọng?

Chính vệ tinh đã cung cấp dữ liệu quý giá cho nghiên cứu này. Sứ mệnh CryoSat, ra mắt từ năm 2010, đã tạo ra bộ dữ liệu trải dài từ 2010 đến 2020.

CryoSat, thuộc chương trình FutureEO của ESA, có nhiệm vụ đo độ dày băng biển vùng cực, giám sát sự thay đổi độ cao của các tảng băng ở Greenland, Nam Cực và các sông băng trên toàn cầu. Công cụ chính của nó là radar đo cao, cho phép phát hiện những thay đổi nhỏ nhất ở bề mặt băng cũng như đo độ cao bề mặt biển.

Nhờ dữ liệu suốt một thập niên, các nhà khoa học phát hiện những biến đổi cục bộ của bề mặt băng Nam Cực, vốn tăng lên hoặc hạ xuống khi các hồ ngầm đầy rồi vơi. Nhờ đó, họ xác định được vị trí, lập bản đồ các hồ ngầm và theo dõi chu kỳ hoạt động của chúng theo thời gian.

Anna Hogg, đồng tác giả nghiên cứu và là giáo sư tại Đại học Leeds, nhận định: “Thật đáng kinh ngạc khi thấy diện tích các hồ ngầm thay đổi qua từng chu kỳ đầy - vơi. Điều này cho thấy thủy văn ngầm của Nam Cực năng động hơn nhiều so với những gì chúng ta từng nghĩ. Do đó, chúng ta cần phải tiếp tục giám sát chúng trong tương lai”.

Mảnh ghép quan trọng cho dự báo mực nước biển

Sally Wilson giải thích rằng những quan sát này có ý nghĩa sống còn trong việc hiểu rõ động lực cấu trúc của lớp băng và tác động của nó đến đại dương xung quanh.

Các hình tam giác màu đỏ biểu thị các hồ dưới băng đang hoạt động mới được phát hiện, trong khi các hình tam giác màu hồng nhỏ hơn là các hồ dưới băng đang hoạt động đã được phát hiện trước đó. Các vòng tròn màu xám là các hồ dưới băng ổn định đã được biết đến trước đây

Sally Wilson khẳng định: “Các mô hình số học mà chúng ta hiện dùng để dự đoán đóng góp của toàn bộ tảng băng vào mực nước biển chưa hề tính đến yếu tố thủy văn ngầm. Bộ dữ liệu mới này về vị trí, quy mô và chu kỳ biến đổi của các hồ ngầm sẽ giúp phát triển hiểu biết về cơ chế dòng chảy nước dưới lòng Nam Cực”.

Martin Wearing, điều phối viên Cụm Khoa học vùng cực của ESA, nhấn mạnh: “Nghiên cứu này một lần nữa cho thấy tầm quan trọng của dữ liệu từ CryoSat trong việc cải thiện hiểu biết về vùng cực, đặc biệt là động lực của các tảng băng. Càng hiểu rõ những quá trình phức tạp ảnh hưởng đến lớp băng Nam Cực, gồm dòng chảy nước tan dưới chân băng, chúng ta càng có thể dự đoán chính xác mực nước biển trong tương lai”.

Hồ ngầm hình thành như thế nào?

Nước tan dưới băng (subglacial meltwater) xuất hiện do nhiệt địa nhiệt từ bề mặt đáy Trái đất và ma sát khi băng trượt trên nền đá. Lượng nước này có thể tích tụ lại thành hồ và theo chu kỳ vơi cạn. Dòng chảy nước này làm giảm ma sát giữa băng và nền đá, khiến khối băng dễ dàng trượt nhanh hơn ra đại dương.

Không phải tất cả hồ ngầm đều hoạt động. Nhiều hồ được cho là ổn định vì không có dấu hiệu đầy - vơi. Hồ ngầm lớn nhất được biết đến là hồ Vostok, nằm dưới lớp băng Đông Nam Cực, chứa từ 5.000 đến 65.000km³ nước bên dưới 4km băng. Lượng nước này đủ để làm đầy Grand Canyon và tràn ra thêm ít nhất 25%.

Dù được cho là ổn định, nếu hồ Vostok bất ngờ vơi cạn, nó sẽ ảnh hưởng lớn đến sự ổn định của lớp băng Nam Cực, dòng chảy đại dương, môi trường sống biển và cả mực nước biển toàn cầu.

Ý nghĩa với mô hình khí hậu

Chu kỳ đầy - vơi của hồ ngầm là dữ liệu quan trọng cho các mô hình băng và khí hậu. Việc theo dõi những hiện tượng này giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn sự tương tác giữa băng, nền đá, đại dương và khí quyển, chìa khóa để đánh giá sự ổn định tương lai của các tảng băng.

Sally Wilson khẳng định: “Thủy văn ngầm là mảnh ghép còn thiếu trong nhiều mô hình băng. Bằng cách lập bản đồ các hồ này và xác định thời điểm hoạt động, chúng ta có thể bắt đầu định lượng tác động của chúng đến động lực băng, từ đó cải thiện dự báo mực nước biển trong tương lai”.

Bùi Tú