Vụ phun trào của núi lửa ngầm Hunga Tonga-Hunga Ha'apai tại khu vực Nam Thái Bình Dương vào tháng 1/2022 từng được ghi nhận là một trong những sự kiện địa chất dữ dội nhất lịch sử hiện đại.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu quốc tế vừa phát hiện một hệ quả hoàn toàn bất ngờ từ sự kiện này. Cột khói bụi khổng lồ bốc lên từ núi lửa không chỉ phát thải khí nhà kính mà còn tự kích hoạt một phản ứng hóa học chưa từng có, giúp tiêu hủy một lượng lớn khí methane trong khí quyển.
Núi lửa ngầm Hunga Tonga-Hunga Ha'apai phun trào vào năm 2022. Ảnh: Tonga Geological Services
Dấu vết của quá trình phân hủy này được phát hiện thông qua dữ liệu quan sát từ thiết bị TROPOMI trên vệ tinh Sentinel-5P của Cơ quan Vũ trụ châu Âu. Các nhà khoa học đã ghi nhận nồng độ formaldehyde cao kỷ lục bên trong đám mây núi lửa và theo dõi đường đi của nó trong suốt 10 ngày trải dài tới tận Nam Mỹ.
Vì formaldehyde chỉ tồn tại trong vài giờ như một sản phẩm phụ ngắn hạn của quá trình phân rã methane, sự hiện diện liên tục của chất này chứng tỏ phản ứng phân hủy methane đã diễn ra liên tục suốt hơn 1 tuần.
Phản ứng mới làm thay đổi các ước tính khí hậu
Theo các tính toán được công bố trên tạp chí Nature Communications, vụ phun trào núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apai đã giải phóng khoảng 300 gigagram methane vào khí quyển, tương đương với lượng phát thải hàng năm của hơn 2 triệu con bò.
Cùng lúc đó, đám mây bụi núi lửa lại tự làm sạch khoảng 900 megagram methane mỗi ngày, bằng mức phát thải mỗi ngày của 2 triệu con bò. Đây là lần đầu tiên giới khoa học chứng kiến tro bụi núi lửa có khả năng tự dọn dẹp một phần lượng ô nhiễm do chính nó tạo ra.
Chìa khóa của hiện tượng này nằm ở sự kết hợp độc đáo giữa tro bụi núi lửa, nước biển mặn và ánh sáng mặt trời. Cuộc nổ ngầm dưới đại dương đã đẩy một khối lượng khổng lồ nước biển chứa muối cùng bụi khoáng lên tận tầng bình lưu.
Dưới tác động của ánh nắng Mặt Trời, các hạt sol khí muối sắt lơ lửng đã giải phóng những nguyên tử chlorine có độ phản ứng rất cao. Những nguyên tử này lập tức tấn công và bẻ gãy phân tử methane trong đám mây.
Vụ phun trào núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apai đã giải phóng khoảng 300 gigagram methane vào khí quyển, tương đương với lượng phát thải hàng năm của hơn 2 triệu con bò. Ảnh minh họa: Agriland
Trước đây, các nhà nghiên cứu từng phát hiện cơ chế hóa học tương tự khi bụi sa mạc Sahara kết hợp với muối biển ở tầng đối lưu. Việc phản ứng này xuất hiện ngay tại tầng bình lưu với những điều kiện vật lý hoàn toàn khác biệt đã đặt ra thách thức lớn đối với hiểu biết hiện tại của giới chuyên gia.
Giáo sư Matthew Johnson từ Đại học Copenhagen (Đan Mạch) nhấn mạnh đây là một cơ chế hoàn toàn mới mẻ và gây bất ngờ lớn cho cộng đồng khoa học.
"Hiện tại chúng ta đã biết bụi khí quyển, chẳng hạn như từ một vụ phun trào núi lửa, có ảnh hưởng đến ngân sách methane, tức là sự cân bằng giữa lượng methane nạp vào và lượng methane bị loại bỏ khỏi khí quyển", ông cho biết. "Vì trước đây yếu tố bụi chưa từng được tính đến, điều quan trọng là chúng ta phải hiệu chỉnh lại dữ liệu làm cơ sở cho các ước tính này".
Chiếc "phanh gấp" làm chậm biến đổi khí hậu
Để đưa ra kết luận chính xác, đội ngũ nghiên cứu phải vượt qua nhiều rào cản kỹ thuật phức tạp. Tiến sĩ Isabelle De Smedt từ Viện Khí tượng Vũ trụ Hoàng gia Bỉ chia sẻ rằng, việc thu thập dữ liệu formaldehyde ở tầng bình lưu nằm ngoài điều kiện vận hành tiêu chuẩn của vệ tinh.
"Chúng tôi đã phải hiệu chỉnh cẩn trọng độ nhạy của vệ tinh cho phù hợp với độ cao bất thường của tín hiệu và loại bỏ nhiễu từ nồng độ sulfur dioxide rất cao", bà cho biết. "Việc thực hiện chính xác các điều chỉnh này là yếu tố cốt lõi để xác nhận rằng những gì chúng tôi nhìn thấy là hoàn toàn có thật".
Hình mô phỏng vệ tinh Sentinel-5P có gắn thiết bị TROPOMI ghi lại dữ liệu về quá trình phân hủy khí methane từ vụ núi lửa Hunga Tonga-Hunga Ha'apai phun trào. Nguồn: Cơ quan Vũ trụ châu Âu
Phát hiện mới này mang ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với cuộc chiến chống biến đổi khí hậu toàn cầu, bởi khí methane hiện đóng góp khoảng 1/3 mức độ gia tăng nhiệt độ Trái Đất và có khả năng giữ nhiệt mạnh gấp 80 lần CO2 trong chu kỳ 20 năm.
Tuy nhiên, methane chỉ tồn tại khoảng 10 năm trong khí quyển trước khi bị phân hủy. Vòng đời ngắn của nó khiến việc cắt giảm hoặc loại bỏ methane được xem như một chiếc "phanh gấp" giúp hạ nhiệt Trái Đất nhanh chóng trong vài thập kỷ tới.
Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu cũng buộc các nhà khoa học phải tính toán lại ngân sách methane toàn cầu. Trước đây, vai trò của bụi khí quyển và tro núi lửa chưa từng được đưa vào các mô hình cân bằng lượng khí phát thải và tiêu hủy.
Tiến sĩ Jos de Laat từ Viện Khí tượng Hoàng gia Hà Lan cho rằng, việc quan sát thành công quá trình phân hủy methane từ vũ trụ sẽ giúp kiểm chứng các công nghệ làm sạch khí quyển trong tương lai. Đột phá này được kỳ vọng sẽ truyền cảm hứng cho những giải pháp kỹ thuật mới nhằm làm chậm quá trình nóng lên toàn cầu một cách an toàn và hiệu quả.