Khi sông băng Totten chảy ra ngoài biển Nam Cực và trôi nổi trên đại dương, nó vỡ thành các tảng băng trôi - mỗi tảng băng trôi có kích thước gấp khoảng 20 lần một tàu sân bay. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện một con sông ngầm lớn chảy ra từ bên dưới lớp băng ở đây.

Diện tích trải rộng của nó khiến chúng ta không thể nhận thấy độ dốc thoai thoải của mái vòm bằng mắt thường.

Hiện nay, các nhà khoa học dự đoán rằng khi lớp băng Nam Cực tan chảy và mỏng dần trong vài thập niên tới, những dòng sông ẩn sâu sẽ bành trướng dần, tràn bờ và đổi dòng sang hướng mới. Điều này có thể làm mất ổn định các sông băng ven biển lớn, vốn có vai trò kiểm soát tốc độ mực nước biển dâng.

“Những thay đổi này khá mạnh mẽ”, nhà thủy văn học băng hà Christine Dow tại Đại học Waterloo (Canada) cho biết. Những con sông đang phát triển này có thể khiến sông băng tan chảy và trượt xuống đại dương nhanh hơn. “Chúng ta đang dự đoán sai tốc độ thay đổi của mọi thứ và lượng băng sẽ mất đi trong 80 năm tới”.

Các phát hiện này được đăng trên tạp chí Nature Communications.

Thế giới ngầm dưới lớp băng dày

Nhờ các tiến bộ về khoa học - công nghệ, trong vài thập niên vừa qua, máy bay trang bị radar xuyên băng, cùng các phép đo chính xác về trọng lực và từ trường, đã hé lộ những gì bên dưới lục địa băng giá.

Các cuộc khảo sát đã tìm thấy những ngọn núi cao hàng dặm, thung lũng rộng và hẻm núi sâu. Radar cũng phát hiện những hình ảnh phản chiếu phẳng, sáng của hàng trăm hồ nước bên dưới lớp băng. Nguồn nước của hồ là chân tảng băng tan chảy do hơi nóng sinh ra từ lòng đất (địa nhiệt) rò rỉ ra và do ma sát khi băng trượt trên đất liền.

Các nhà khoa học cũng nhận ra sông ngầm thường chảy vào hoặc ra khỏi hồ. Những con sông đó có thể hoạt động theo những cách kỳ lạ, vì chúng chẳng những tuân theo trọng lực, mà còn chịu ảnh hưởng của áp suất nghiền của lớp băng phía trên. Trong một số trường hợp, nước có thể chảy ngược hàng trăm mét lên sườn dốc của các ngọn núi dưới băng.

Radar khó mà tìm được những con sông hẹp này. Vì thế nhóm của Dow đã dành 11 năm để lập bản đồ sông theo cách tỉ mỉ hơn. Họ kết hợp bản đồ cảnh quan dưới băng với các phép đo chính xác về độ dày nhằm dự đoán các tuyến mà nước dưới băng sẽ chảy khi nó chịu ảnh hưởng của trọng lực và áp suất.

Trong quá trình này, họ phát hiện hầu hết những sông băng di chuyển nhanh nhất ở Nam Cực đều có nhiều nước bên dưới, giúp băng trơn tru trượt trên đất liền. Điều này đặc biệt đúng với những sông băng không ổn định nhất của lục địa là Thwaites và Pine Island – những nơi đang đổ băng vào đại dương nhanh hơn bao giờ hết. Bên dưới các sông băng còn có nhiều núi lửa và thung lũng tách giãn tỏa ra nhiệt địa nhiệt cao. Vì thế, băng tan thành nước nhiều hơn và giúp bôi trơn sông băng.

Những điểm tan chảy bí ẩn dưới lớp băng

Những hiểu biết mới của nhóm nghiên cứu về các con sông ẩn mình ở Nam Cực cũng giúp giải quyết một bí ẩn.

Dọc theo phần lớn bờ biển Nam Cực là những tảng băng dày hàng trăm mét trôi nổi trên đại dương. Những thềm băng trôi này ngăn cản các sông băng ven biển, làm chậm dòng chảy của chúng vào đại dương. Các nhà khoa học biết rằng thềm băng liên tục tan chảy từ bên dưới, vì mặt dưới của nó chìm trong nước biển có nhiệt độ cao hơn một chút so với nhiệt độ đóng băng. Tuy nhiên, các phép đo vệ tinh liên tục cho thấy điều kỳ lạ: nhiều thềm băng có những điểm nóng (khoảng 1km hoặc rộng hơn), nơi chúng tan chảy nhanh hơn nhiều lần so với bình thường, dựa trên nhiệt độ của nước biển. Trong một số trường hợp, điểm nóng khiến băng mỏng đi từ 30m tới 91m mỗi năm.

Năm 2020, một nhóm nghiên cứu lớn bao gồm nhà thủy văn Dow đã đưa ra lời giải thích. Khi quan sát Thềm băng Getz trên bờ biển Tây Nam Cực, họ mới phát hiện các điểm tan chảy nhanh xảy ra ở cùng nơi mà họ dự đoán có sông ngầm đang đổ ra đại dương từ dưới rìa của tảng băng. Dow mô tả nước phun ra từ dưới lớp băng giống như vòi tưới nước áp suất cao.

Khi dòng nước ngọt chảy nhanh này gặp nước biển mặn, đặc, nó dâng lên mạnh mẽ - tạo ra một thác nước hỗn loạn, chảy ngược. Thác nước cuồn cuộn xoáy nâng lên một lớp nước mặn, đặc, ấm thường bao quanh đáy biển và đẩy nó lên đáy băng, làm tăng tốc độ tan chảy.

Những dòng sông ẩn bắt đầu trở mình

“Cần phải có tác động xảy ra dưới băng để giải thích tốc độ tan chảy mà chúng ta quan sát thấy”, Jamin Greenbaum, nhà địa vật lý băng hà tại Viện Hải dương học Scripps, người đã dành 15 năm để lập bản đồ cảnh quan dưới lớp băng Nam Cực, cho biết.

Tuy nhiên, các mô hình máy tính mà các nhà khoa học hiện đang sử dụng để dự đoán tình trạng mất băng trong tương lai và mực nước biển dâng lại không có những tác động này, Greenbaum nói.

Năm 2024, Greenbaum, Dow và Shivani Ehrenfreucht đã báo cáo rằng sự tan chảy do sông có thể gây tác động lớn đến Sông băng Totten ở Đông Nam Cực, nơi chứa đủ băng để nâng mực nước biển lên gần 4m. Họ phát hiện, đến năm 2100, các dòng sông ngầm làm tăng lượng băng mất đi từ Sông băng Totten lên 30% so với các mô hình tiêu chuẩn.

Thí nghiệm đó chỉ là một phép tính gần đúng, vì nó giả định các dòng sông không thay đổi theo thời gian. Song, Dow lại cho rằng các dòng sông sẽ thay đổi, vì khi băng mỏng đi, áp suất thay đổi có thể khiến dòng sông dịch chuyển. Và khi Sông băng Totten trượt nhanh hơn, ma sát gia tăng sẽ khiến băng tan chảy nhiều hơn.

Nhóm nghiên cứu đã tiến thêm một bước nữa trong nghiên cứu mới của mình: họ cho các dòng sông phát triển khi Sông băng Totten mỏng đi và thu hẹp. Kết quả, họ dự đoán đến năm 2100, lượng nước ngầm chảy ra từ dưới Sông băng Totten sẽ tăng gần gấp năm lần, đạt gần 20m3/s. Họ ước tính tốc độ của dòng nước ngầm chảy vào đại dương cũng tăng tương ứng - có khả năng đạt tốc độ 0,9m/s.

Điều quan trọng là tốc độ nước bị đẩy ra ngoài sẽ tạo ra nhiễu loạn mạnh hơn khi đổ vào đại dương – nâng nhiều khối nước ấm, mặn hơn lên tiếp xúc với đáy băng. Nhóm nghiên cứu ước tính tốc độ tan chảy và mỏng đi sẽ tăng từ 20%-50% trên một dải rộng của thềm băng.

Nhà nghiên cứu về băng hà Karen Alley cho biết sự gia tăng tan chảy ở một khu vực tập trung có thể “cực kỳ quan trọng”. Bởi lẽ, “nơi đó sẽ trở thành điểm yếu của thềm băng”. Cuối cùng, thềm băng có thể vỡ ra tại vị trí đó và “ta có thể mất thềm băng sớm hơn đã nghĩ”.
Nguồn: nationalgeographic.com

Bài đăng KH&PT số 1338 (số 14/2025)

Phương Anh dịch