Hunga Tonga–Hunga Ha'apai là một núi lửa ngầm ở vương quốc Tonga, Nam Thái Bình Dương, phần lớn thân núi nằm dưới mặt nước, chỉ lộ ra hai hòn đảo nhỏ. Chiều 15/1/2022 theo giờ địa phương, nó phun trào dữ dội tới mức cột phun xuyên qua tầng bình lưu lên tới tầng trung lưu, sóng áp suất đi vòng quanh Trái Đất nhiều lượt và tuyến cáp quang biển duy nhất nối Tonga với thế giới bị đứt. Đây là vụ nổ núi lửa được thiết bị hiện đại ghi lại đầy đủ nhất từ trước tới nay, và nó buộc giới khoa học xem lại nhiều điều tưởng đã biết về núi lửa ngầm.
Núi lửa ngầm này nằm ở đâu, to cỡ nào
Hunga Tonga–Hunga Ha'apai nằm cách thủ đô Nuku'alofa trên đảo Tongatapu khoảng 65 km về phía bắc. Nó thuộc cung núi lửa Tonga–Kermadec, nơi mảng Thái Bình Dương chúi xuống dưới mảng Úc dọc theo rãnh Tonga, một trong những đới hút chìm nhanh nhất hành tinh. Đá của mảng chìm mang theo nước xuống sâu, làm hạ điểm nóng chảy của lớp manti bên trên, sinh ra macma giàu khí. Chính kiểu macma này làm núi lửa vùng cung đảo thường phun nổ chứ không chảy êm như Hawaii.
Thứ người ta nhìn thấy trên mặt biển chỉ là phần chóp. Bên dưới là một khối núi cao khoảng 1,8 km tính từ đáy biển, rộng chừng 20 km, trên đỉnh có một miệng hõm lớn (caldera) chìm dưới nước. Hai hòn đảo Hunga Tonga và Hunga Ha'apai thực ra là hai mảnh vành của caldera đó.
Đợt phun cuối 2014 đầu 2015 đã đắp thêm một dải đất tro nối hai đảo thành một khối. Các nhà khoa học của NASA theo dõi dải đất mới này qua ảnh vệ tinh như một phòng thí nghiệm sống, xem đảo tro bị sóng bào mòn nhanh tới đâu. Họ không ngờ chỉ bảy năm sau, gần hết khối đất đó biến mất trong vài giờ.
Diễn biến vụ phun 2022
Núi lửa thức dậy từ khoảng 20/12/2021 với những đợt phun nhỏ, cột tro bốc lên vài km. Ngày 14/1/2022 có một đợt nổ mạnh hơn. Rồi chiều 15/1, vụ nổ chính xảy ra.
- Cột phun: ảnh từ các vệ tinh khí tượng cho thấy đỉnh cột tro và hơi nước lên cao khoảng 57 km theo phân tích của NASA, tức vượt khỏi tầng bình lưu và chạm vào tầng trung lưu. Chưa có cột phun núi lửa nào được đo cao như vậy bằng vệ tinh.
- Sóng áp suất: vụ nổ tạo ra một sóng khí quyển lan ra theo mọi hướng với tốc độ xấp xỉ tốc độ âm thanh. Các trạm đo khí áp khắp thế giới, kể cả trạm thời tiết bình thường ở Việt Nam, đều ghi được một bước nhảy áp suất, rồi ghi tiếp khi sóng đi vòng quanh Trái Đất thêm nhiều lượt.
- Tiếng nổ: người dân ở nơi rất xa, kể cả Alaska cách hàng nghìn km, báo đã nghe tiếng ầm như súng nổ.
- Sét: các mạng lưới định vị sét ghi được hàng trăm nghìn tia sét trong cột phun chỉ trong vài ngày, mật độ cao chưa từng thấy.
- Sóng thần: sóng ập vào bờ Tonga, rồi lan khắp Thái Bình Dương, gây thiệt hại tới tận Nhật Bản và bờ Nam Mỹ.
Người thiệt mạng ở Tonga không nhiều so với sức nổ, một phần vì người dân đã được cảnh báo sau đợt phun hôm trước và nhiều người chạy lên chỗ cao. Nhưng tro phủ khắp các đảo, nước uống bị nhiễm bẩn, một số đảo nhỏ ở gần gần như bị xoá trắng làng mạc.
Mốc thời gian tóm tắt
| Thời điểm | Sự kiện |
|---|---|
| Cuối 2014 – đầu 2015 | Đợt phun đắp đất tro nối hai đảo Hunga Tonga và Hunga Ha'apai |
| Khoảng 20/12/2021 | Núi lửa bắt đầu đợt hoạt động mới, phun tro nhỏ |
| 14/1/2022 | Một đợt nổ mạnh, cột tro lên cao |
| Chiều 15/1/2022 | Vụ nổ chính: cột phun lên tầng trung lưu, sóng áp suất vòng quanh Trái Đất, sóng thần khắp Thái Bình Dương |
| Những tuần sau đó | Tonga gần như mất liên lạc Internet quốc tế vì cáp quang biển bị đứt |
Vì sao nổ mạnh đến thế: nước biển gặp macma
Miệng phun nằm ở độ sâu chỉ vài trăm mét dưới mặt biển. Đây là độ sâu "xấu" nhất. Sâu quá thì áp suất nước đè nén, macma chỉ trào ra thành gối dung nham. Nông quá hoặc trên cạn thì không có nhiều nước để trộn. Ở khoảng giữa, nước biển ùa vào tiếp xúc với macma nóng hơn 1.000 °C, hoá hơi tức thời, nở thể tích gấp hàng nghìn lần và xé vụn macma thành tro mịn.
Kiểu phun nổ do macma gặp nước này được gọi là phun kiểu Surtsey, theo tên hòn đảo Surtsey nhô lên khỏi biển ngoài khơi nam Iceland năm 1963. Hunga Tonga là phiên bản cực đại của hiện tượng đó. Các nhà nghiên cứu vẫn đang bàn chính xác chuỗi sự kiện nào bên trong caldera đã khuếch đại vụ nổ, ví dụ nước tràn vào buồng macma từng đợt, hay vách caldera sụp tạo đường cho nước tràn xuống sâu.
Sóng thần lạ: đến sớm hơn dự báo
Bình thường, sóng thần do động đất chạy trong nước với tốc độ phụ thuộc độ sâu biển, và các trung tâm cảnh báo tính được giờ sóng tới. Lần này, ở nhiều nơi xa như Nhật Bản, mực nước bắt đầu dao động sớm hơn mô hình vài giờ.
Lý do là sóng áp suất trong khí quyển chạy nhanh hơn sóng nước. Khi bước nhảy áp suất quét qua mặt biển, nó đẩy nước dao động theo, tạo ra một dạng sóng thần do khí quyển. Hiện tượng này buộc các hệ thống cảnh báo sóng thần bổ sung kịch bản cho núi lửa, thứ trước đây chỉ là phần phụ so với động đất.
Đứt cáp quang: Tonga bị cắt khỏi thế giới
Tonga khi đó chỉ có một tuyến cáp quang biển quốc tế nối sang Fiji, cộng một tuyến nội địa nối các đảo. Cả hai bị đứt. Trong nhiều tuần, liên lạc ra ngoài chỉ còn trông vào kết nối vệ tinh băng thông hẹp, khiến tin tức về thiệt hại ban đầu đến rất chậm. Phải tới khoảng năm tuần sau, tàu chuyên dụng mới nối xong tuyến quốc tế.
Cáp không bị "nổ đứt" tại chỗ. Khảo sát đáy biển sau đó của Viện Nghiên cứu Nước và Khí quyển New Zealand (NIWA) cho thấy khối tro và đá vụn đổ xuống sườn núi, hoà với nước thành dòng trầm tích đặc chảy ào xuống đáy biển như một trận lở đất dưới nước, đi xa hàng chục km và kéo đứt cáp trên đường đi. Đây là bằng chứng rõ cho thấy hạ tầng đáy biển dễ tổn thương với những dòng chảy đáy mà mắt thường không thấy.
Những điều vụ phun làm thay đổi
Hơi nước trên tầng bình lưu
Núi lửa thường làm Trái Đất mát đi vài năm vì khí lưu huỳnh tạo lớp sương phản xạ nắng. Hunga Tonga khác ở chỗ lượng lưu huỳnh không lớn, nhưng nó bơm lên tầng bình lưu một lượng hơi nước khổng lồ, theo dữ liệu vệ tinh Aura của NASA vào khoảng một phần mười lượng hơi nước vốn có ở tầng này. Hơi nước là khí nhà kính, nên tác động khí hậu ngắn hạn của vụ phun phức tạp hơn và vẫn đang được nghiên cứu.
Đo đạc chưa từng có
Từ vệ tinh, trạm khí áp, máy đo sóng hạ âm của mạng lưới giám sát thử hạt nhân, tới cảm biến trên tầng điện ly, gần như mọi thiết bị đo của nhân loại đều ghi được dấu vết vụ nổ. Đây là kho dữ liệu chung để kiểm tra lại các mô hình về sóng khí quyển và sóng thần.
Bản đồ lại caldera
Các đợt khảo sát bằng sóng âm sau vụ phun cho thấy đáy caldera sâu hơn hẳn trước, phần lớn thể tích núi bị thổi bay hoặc sụp xuống. Hai hòn đảo chỉ còn lại những mỏm đá nhỏ.
Góc nhìn hôm nay: núi lửa ngầm vẫn là vùng mù
Trên đất liền, núi lửa lớn thường có trạm đo động đất, đo biến dạng mặt đất, đo khí. Dưới biển, đa số núi lửa không có thiết bị nào theo dõi thường xuyên. Riêng vùng Tonga–Kermadec có hàng chục núi lửa ngầm, chưa kể hàng nghìn ngọn khác khắp Thái Bình Dương mà vị trí còn chưa được đo chi tiết.
Bài học thực tế cho người sống ven biển ở bất cứ đâu: sóng thần có thể đến từ núi lửa xa hàng nghìn km, và đến sớm hơn bạn tưởng. Khi cơ quan khí tượng phát cảnh báo, làm theo ngay, đừng ra bờ xem sóng.
Muốn tìm hiểu tiếp, có thể đọc trang Global Volcanism Program của Viện Smithsonian (hồ sơ từng núi lửa và đợt phun), các bài tổng hợp trên NASA Earth Observatory với ảnh vệ tinh trước và sau, và báo cáo khảo sát của NIWA về đáy biển quanh caldera.
Câu hỏi thường gặp
Núi lửa Hunga Tonga phun trào năm nào?
Vụ phun lớn nhất xảy ra chiều 15/1/2022 theo giờ Tonga, sau gần một tháng hoạt động nhỏ từ khoảng 20/12/2021. Trước đó, đợt phun 2014–2015 đã nối hai đảo Hunga Tonga và Hunga Ha'apai thành một.
Cột phun Hunga Tonga cao bao nhiêu?
Theo phân tích ảnh vệ tinh của NASA, đỉnh cột phun lên tới khoảng 57 km, vượt qua tầng bình lưu và chạm tầng trung lưu. Đây là cột phun núi lửa cao nhất từng được đo bằng vệ tinh.
Việt Nam có cảm nhận được vụ nổ Hunga Tonga không?
Người dân không nghe thấy, nhưng các trạm đo khí áp ở Việt Nam cũng như khắp thế giới đều ghi được bước nhảy áp suất khi sóng khí quyển đi qua, rồi ghi lại khi sóng vòng quanh Trái Đất thêm nhiều lượt.
Vì sao núi lửa ngầm lại nổ mạnh hơn núi lửa trên cạn?
Không phải núi lửa ngầm nào cũng nổ mạnh. Khi miệng phun ở độ sâu vừa phải, nước biển tràn vào gặp macma nóng, hoá hơi tức thời và xé macma thành tro, làm vụ nổ mạnh lên nhiều lần. Ở rất sâu, áp suất nước lại kìm vụ nổ.
Vì sao Tonga mất Internet sau vụ phun?
Tuyến cáp quang biển quốc tế duy nhất của Tonga bị dòng trầm tích từ sườn núi lửa đổ xuống kéo đứt. Nước này phải dựa vào vệ tinh trong khoảng năm tuần cho tới khi tàu chuyên dụng nối lại cáp.
