Hàng trăm miệng phun thủy nhiệt nhấp nhô dưới đáy biển

Bản đồ dưới nước mới hé lộ những cột tháp cao sừng sững và miệng phun thủy nhiệt nhô lên từ đáy biển trong bóng tối ngoài khơi tây bắc Thái Bình Dương.

Các miệng phun phụt ra nước siêu nóng được hun bởi magma ở sâu trong lòng Trái đất. Cánh đồng miệng phun thủy nhiệt trải dài dọc đáy biển ở mảng Juan de Fuca ở phía tây bắc ven biển bang Washington, trong khu vực mang tên Endeavor Segment.

Những miệng phun thủy nhiệt đủ kích cỡ ở đáy biển ngoài khơi Mỹ. (Ảnh: MBARI).

Nghiên cứu về mạch phun Endeavor bắt đầu vào thập niên 1980. Trước đó, các nhà khoa học nhận dạng 47 miệng phun ở 5 cánh đồng lớn. Nhưng những chuyến thám hiểm gần đây bằng phương tiện tự động dưới nước (AUV) do Viện nghiên cứu thủy cung vịnh Monterey (MBARI) vận hành, hé lộ có hơn 500 miệng phun tập trung ở khu vực dài 14 km và rộng 2 km.

Những miệng phun dưới biển sâu hình thành quanh mạch thủy nhiệt từ chất khoáng tích tụ được đẩy lên bề mặt nhờ chất lỏng nóng tới 400 độ C. Khi chất lỏng nóng gặp nước biển mặn, chất khoáng lắng xuống quanh mạch phun, tạo thành các cột tháp với chiều cao ấn tượng.

Ở Endeavor Segment, hoạt động thủy nhiệt dồi dào và dữ dội đã biến đổi đáy biển trong khoảng 2.300 năm. Những đợt rung chấn mạnh còn khiến khu vực này chao đảo dữ dội hơn, theo kết quả nghiên cứu của nhóm chuyên gia MBARI công bố hôm 14/4 trên tạp chí Geochemistry, Geophysics, Geosystems. Các miệng phun mọc lên từ Endeavor thuộc hàng cao nhất ở ở giữa đại dương. Cột tháp lớn nhất từng được ghi nhận là "Godzilla", vươn cao 45m từ đáy biển nhưng sụp đổ vào năm 1995.

Những cuộc thám hiểm trước đây gặp khó khăn trong việc xác định cấu trúc dưới đáy biển ở độ sâu lớn trong bóng tối của cánh đồng mạch phun. Sóng âm từ tàu trên mặt nước và robot lặn không thể lập bản đồ khu vực với độ phân giải đủ cao để các nhà nghiên cứu đếm từng miệng phun, theo nhà địa chất và núi lửa học David Clague, trưởng nhóm nghiên cứu về Endeavour Segment. Lần này, Clague và cộng sự xem xét kỹ hơn miệng phun bằng D. Allan B, AUV hình ngư lôi màu vàng dài 5 m và có thể lập bản đồ bằng sóng âm nhiều chùm với độ phân giải một mét.

Mẫu AUV này thực hiện 4 khảo sát vào năm 2008 từ phương tiện nghiên cứu Atlantis và 3 khảo sát từ phương tiện nghiên cứu Zephyr năm 2011, cho phép nhà khoa học lập bản đồ khu vực rộng 62km². Nhóm tác giả nghiên cứu đếm được 572 miệng phun cao hơn 3m, đủ cao để phân biệt với những đặc điểm địa hình khác. Phần lớn miệng phun thấp dưới 8m trong khi nơi cao nhất là là 27m.

Phần lớn miệng phun đều yên tĩnh. Nếu khoáng chất tích tụ che lấp mạch phun, nước siêu nóng dồn tới chỗ nứt khác và miệng phun ngừng phát triển, dù chúng có thể ở nguyên tại chỗ hàng thế kỷ. Chỉ 47 miệng phun ở Endeavor còn hoạt động.

• Video: Miệng phun thủy nhiệt và khí methane
• Phát hiện hệ sinh thái bao la tồn tại nhờ khí methane