Phun Trào Hồ Nước Là Gì? Vì Sao Hồ Nước Có Thể Bất Ngờ Giải Phóng Lượng Khí Độc Khổng Lồ?
Bài viết phát hành:
Cập nhật lần cuối:
Có những thảm họa khiến chúng tôi đọc xong vẫn thấy lạnh người, và vụ hồ Nyos năm 1986 là một trong số đó. Không có lửa, không có lũ, không có tiếng nổ lớn đánh thức cả vùng. Chỉ có một mặt hồ yên ả trong đêm, một tiếng ầm nhỏ vọng qua thung lũng, rồi sáng hôm sau cả làng nằm im. Hiện tượng địa chất cực hiếm này được giới khoa học gọi là phun trào hồ nước (limnic eruption), hay thảm họa lật hồ (lake overturn), và nó vẫn còn là một trong những chủ đề đáng sợ nhất của ngành thiên tai học.
Phun Trào Hồ Nước Là Gì?
Phun trào hồ nước là hiện tượng một hồ, thường là hồ miệng núi lửa, bất ngờ giải phóng lượng lớn khí hòa tan, chủ yếu là CO2 (carbon dioxide), vốn bị nén chặt ở tầng nước đáy. Khí thoát lên mặt nước tạo thành đám mây nặng hơn không khí, trượt xuống các thung lũng xung quanh và đẩy oxy ra khỏi không gian thở của con người và động vật.
Theo các tài liệu địa chất, hiện tượng này cực kỳ hiếm vì cần một tổ hợp điều kiện đặc biệt. Trong lịch sử ghi chép, chỉ có hai vụ phun trào hồ nước đã được xác nhận, đều xảy ra ở Cameroon, châu Phi.
(Xem thêm: Vì Sao Pin Silicon-Carbon Lưu Trữ Năng Lượng Lâu?)
Hai Thảm Họa Lịch Sử Ở Cameroon
Cả hai hồ đều nằm trong Cánh đồng núi lửa Oku, thuộc tuyến núi lửa dài khoảng 1.600 km chạy từ Nigeria và Cameroon ra đảo Annobón.
- Hồ Monoun, ngày 15 tháng 8 năm 1984: dân làng phát hiện 37 người và nhiều động vật chết dọc bờ hồ. Lúc đó chính quyền chưa hiểu nguyên nhân và thậm chí còn nghi ngờ đó là một vụ tấn công.
- Hồ Nyos, ngày 21 tháng 8 năm 1986: cách Monoun khoảng 100 km. Khoảng 9 đến 10 giờ tối, dân làng nghe một tiếng ầm lớn, người ở gần hồ nghe cả tiếng sủi bọt. Sáng hôm sau, hơn 1.700 người và khoảng 3.500 gia súc nằm chết, có nạn nhân ở cách hồ tới 26 km. Nước hồ vốn xanh trong chuyển sang màu nâu đỏ. Những người sống sót, khoảng 4 người ở Nyos và vài nghìn người trong vùng, từng hôn mê từ 6 đến 36 giờ.
Điều khiến chúng tôi day dứt là những người chết không hề kịp nhận ra nguy hiểm. Không khói, không lửa, chỉ một đám khí vô hình trượt xuống thung lũng trong đêm.
Cơ Chế Khoa Học Đằng Sau Hiện Tượng
Để một hồ nước trở thành "quả bom khí", cần ba điều kiện cùng xuất hiện.
Nguồn CO2 Từ Hoạt Động Núi Lửa Ngầm
Hồ phải nằm trong vùng còn hoạt động địa chất. Magma nằm sâu liên tục rò rỉ khí CO2 qua các đứt gãy và mạch nước ngầm, rồi bơm thẳng vào đáy hồ. Ở hồ Nyos, theo một số nguồn, lượng CO2 tích lũy thêm khoảng vài nghìn tấn mỗi năm.
Sự Phân Tầng Nước Bền Vững
Ở vùng nhiệt đới, nước mặt ấm và nhẹ, còn nước đáy lạnh và nặng. Nhiệt độ ít biến động theo mùa và gió không đủ mạnh để xáo trộn cả hồ, nên lớp nước đáy bị cô lập suốt nhiều thập kỷ. Áp suất của hàng trăm mét nước giữ cho CO2 hòa tan bị nén chặt, giống như nước có ga trong một chai đóng kín.
Một Tác Nhân Kích Hoạt
Khi nước đáy gần bão hòa CO2, một xáo trộn đủ mạnh có thể khiến nó bị đẩy lên vùng nông hơn. Áp suất giảm, khí thoát khỏi trạng thái hòa tan và tạo vô số bong bóng. Bong bóng kéo theo thêm nước đáy dâng lên, tạo thành một phản ứng dây chuyền "mở nút chai" cả hồ chỉ trong thời gian rất ngắn. Các tác nhân thường được nhắc đến gồm:
- một vụ sạt lở đất hoặc đá lăn xuống hồ,
- một trận động đất nhẹ hoặc hoạt động núi lửa nhỏ,
- mưa bão lớn hoặc gió lạnh bất thường làm xáo trộn các lớp nước.
Cần nói rõ rằng đây là các giả thuyết hợp lý, không phải kết luận chắc chắn. Theo các nhà khoa học, nguyên nhân thực sự kích hoạt vụ phun trào ở Nyos và Monoun cho đến nay vẫn chưa được xác định.
Hồ Kivu: Mối Lo Lớn Nhất Hiện Nay
Theo các nhà khoa học, chỉ có ba hồ trên thế giới được biết là tích tụ khí độc ở mức nguy hiểm trong nước đáy: Nyos, Monoun và hồ Kivu nằm giữa Rwanda và Cộng hòa Dân chủ Congo. Hồ Nyos và Monoun hiện đã được xử lý phần lớn, còn Kivu thì chưa.
- Quy mô: hồ sâu khoảng 485 m, sâu hơn nhiều so với các hồ ở Cameroon, và chứa lượng CO2 cùng methane lớn gấp hàng trăm lần Nyos. Theo các ước tính thường được trích dẫn, kho khí này lên tới hàng trăm tỷ mét khối CO2 và khoảng 60 tỷ mét khối methane.
- Rủi ro kép: khác với Nyos, Kivu còn chứa nhiều methane, nên ngoài nguy cơ ngạt thở còn có thể cháy nổ nếu xảy ra một sự kiện lớn dưới đáy hồ, chẳng hạn một vụ phun trào núi lửa ngầm.
- Dân cư: khoảng 2 triệu người sống quanh bờ hồ, và hồ nằm gần núi lửa Nyiragongo đang hoạt động. Năm 2021, khi Nyiragongo phun trào, một lượng khí nhỏ từng được ghi nhận thoát ra từ hồ, tạo một phen lo ngại.
Những Câu Hỏi Khoa Học Chưa Có Lời Giải
- Khi nào sẽ xảy ra? Các nhà khoa học đo được mức bão hòa khí trong hồ, nhưng chưa thể dự báo chính xác thời điểm hay sự kiện nào sẽ đóng vai trò ngòi nổ.
- Vịnh Kabuno: một nghiên cứu đăng trên Nature chỉ ra một vùng được lo ngại ở hồ Kivu là vịnh Kabuno, nơi lượng khí nguy hiểm nằm chỉ cách mặt nước khoảng 12 m, nông hơn nhiều so với phần còn lại của hồ.
Con Người Đang Kiểm Soát Hiểm Họa Như Thế Nào?
Sau thảm họa, các nhà khoa học quốc tế, trong đó có các chuyên gia của Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS), đã thử nghiệm nhiều cách. Thay vì nghĩ đến chuyện phá nổ hồ, họ chọn phương án xả khí từ từ.
- Ống xả khí (degassing pipe): một ống dẫn được thả xuống tầng nước đáy giàu CO2. Khi nước được đẩy lên đầu ống, áp suất giảm, khí tạo bong bóng và kéo nước lên theo, tạo thành một đài phun tự duy trì, giải phóng khí liên tục và an toàn.
- Hồ Nyos: ống đầu tiên được lắp năm 2001, hai ống nữa thêm vào năm 2011. Phần lớn khí đã được loại bỏ, và việc xả khí vẫn được tiếp tục để lấy sạch lượng còn lại.
- Hồ Monoun: ống đầu tiên lắp năm 2003, thêm hai ống năm 2006. Theo USGS, hồ này đã được xả khí hoàn toàn và hiện không còn nguy cơ.
- Hồ Kivu: Rwanda hút methane từ nước sâu để phát điện từ khoảng năm 2015. Việc này vừa tạo năng lượng vừa phần nào giảm áp lực khí, nhưng chưa có dự án xả khí toàn diện cho cả hồ.
Một chi tiết khiến chúng tôi thấy hy vọng là hồ Nyos ngày nay đã xanh trở lại, chim làm tổ trên vách đá quanh hồ, và các đài phun từ ống xả khí lặng lẽ hoạt động giữa mặt nước. Những cộng đồng từng phải di dời đã có thể quay về từng bước khi lượng khí giảm xuống.
Câu Hỏi Thường Gặp
- Phun trào hồ nước là gì? Là hiện tượng hồ, thường là hồ miệng núi lửa, giải phóng đột ngột lượng lớn khí hòa tan như CO2 từ nước đáy.
- Hồ Nyos giết bao nhiêu người? Khoảng 1.700 người và 3.500 gia súc vào ngày 21 tháng 8 năm 1986.
- Hồ Monoun có an toàn không? Theo USGS, hồ đã được xả khí hoàn toàn và hiện không còn nguy cơ phun trào khí.
- Hồ nào còn nguy hiểm? Hồ Kivu giữa Rwanda và Cộng hòa Dân chủ Congo, vì chứa lượng lớn CO2 và methane và có khoảng 2 triệu người sống quanh hồ.
- Có dự báo được phun trào hồ nước không? Hiện chưa. Các nhà khoa học đo được lượng khí trong hồ nhưng chưa thể dự đoán chính xác tác nhân hay thời điểm kích hoạt.
Kết Luận
Sự bình yên trên mặt nước đôi khi chỉ là tấm màn che cho một lượng khí khổng lồ đang âm thầm tích tụ phía dưới. Với chúng tôi, câu chuyện của Nyos, Monoun và Kivu mang theo cả bài học đau thương lẫn hy vọng: khi hiểu rõ cơ chế, con người có thể can thiệp bằng những giải pháp kỹ thuật đơn giản mà hiệu quả. Điều còn lại là tiếp tục giám sát và đầu tư để Kivu không phải trở thành chương tiếp theo.
Nguồn tham khảo:
