Kilauea Và Chuỗi Đài Phun Dung Nham: Bí Mật Nhịp "Piston" Khí Trong Lòng Núi Lửa

Mọi người thường biết đến Kilauea như ngọn núi lửa hoạt động bền bỉ và quen thuộc nhất tại vùng đảo Hawaii. Thế nhưng, đằng sau diện mạo quen thuộc ấy là một chuyển biến địa chất đầy bất ngờ: từ cuối năm 2024 đến năm 2026, ngọn núi này đột ngột bùng phát 54 đợt đài phun dung nham liên tiếp với tần suất hiếm thấy trong lịch sử quan sát địa chất. Sự xuất hiện dồn dập của những cột dung nham rực cháy bắn thẳng lên bầu trời đã mở ra một hành trình giải mã bí ẩn lòng đất, hé lộ cơ chế piston khí nén độc đáo vận hành bên trong những ống dẫn hẹp sâu dưới miệng núi lửa. [1]

Chuỗi đài phun dung nham liên tục tại miệng núi Halema'uma'u

Ngọn núi lửa Kilauea tại Hawaii đã duy trì trạng thái hoạt động gần như liên tục trong suốt gần hai thế kỷ qua, và các nhà núi lửa học đã chứng kiến nhiều hình thái phun trào khác nhau của nó. Tuy nhiên, thời điểm rạng sáng ngày 23 tháng 12 năm 2024 đã đánh dấu một giai đoạn hoàn toàn mới khi dung nham bên trong miệng núi lửa đỉnh Halema'uma'u bắt đầu bắn vọt lên không trung thành những đài phun lửa rực rỡ. Hiện tượng này diễn ra lặp đi lặp lại kéo dài qua nhiều tháng, và tính đến tháng 9 năm 2026, các nhà khoa học đã ghi nhận tổng cộng 54 đợt đài phun dung nham riêng biệt. [1]

Trong một chu kỳ phun trào núi lửa vốn có thể kéo dài từ vài giờ, vài ngày cho đến nhiều tháng hoặc nhiều năm, việc xuất hiện ngẫu nhiên một vài đài phun dung nham không phải là điều bất thường. Tuy nhiên, hiện tượng xuất hiện các đợt đài phun lặp đi lặp lại thành từng cụm rõ rệt — ngăn cách nhau từ vài phút cho đến vài tuần trong cùng một đợt phun trào — lại cực kỳ hiếm gặp. Kể từ năm 1823 cho đến trước giai đoạn này, Kilauea mới chỉ ghi nhận đúng 3 lần xuất hiện các chuỗi đài phun đợt ngắn như vậy, và chưa từng có giai đoạn nào đạt tần suất dồn dập như hiện nay. Trong chu kỳ này, một số cột dung nham thậm chí đã bắn thẳng lên bầu trời đạt độ cao ấn tượng tới 457 mét. [1]

Hai giả thuyết kinh điển về nguồn gốc đài phun magma

Do tính chất vô cùng hiếm gặp của các đợt đài phun lặp lại theo chu kỳ, giới nghiên cứu địa chất trong một thời gian dài vẫn biết rất ít về yếu tố khởi phát, duy trì và kết thúc hiện tượng này. Theo nhà vật lý địa chấn nghiên cứu Ashton Flinders thuộc Trạm quan sát Núi lửa Hawaii của Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ (USGS) đặt tại Hilo cùng các đồng nghiệp, trước đây cộng đồng khoa học chủ yếu dựa vào hai giả thuyết trái ngược để giải thích. Giả thuyết thứ nhất cho rằng lượng nước hòa tan bên trong magma — khối đá nóng chảy kèm khí nằm sâu dưới lòng đất — khi di chuyển dâng lên vùng áp suất thấp hơn sẽ đột ngột thoát ra ngoài, gây ra đợt bùng nổ dung nham mạnh mẽ. [1]

Giả thuyết thứ hai lại so sánh cơ chế phun trào này với hiện tượng một chai nước có gas bị lắc mạnh rồi mở nắp. Theo kịch bản đó, một lớp bọt giàu khí carbon dioxide tích tụ phía trên khối magma bị mắc kẹt sẽ bất ngờ giãn nở dữ dội khi áp suất thay đổi, đẩy toàn bộ khối dung nham trào vọt ra ngoài không trung. Cả hai giả thuyết đều dựa trên những nguyên lý lý thuyết hợp lý, nhưng để xác định chính xác mô hình nào đang thực sự diễn ra bên dưới miệng núi lửa Halema'uma'u, các nhà khoa học cần những dữ liệu đo đạc thực địa chi tiết và liên tục. [1]

Dấu vết địa chấn và nhịp dịch chuyển của đáy caldera

Núi lửa Kilauea được coi là một phòng thí nghiệm tự nhiên hoàn hảo nhờ hệ thống thiết bị quan trắc hiện đại đã được lắp đặt và vận hành liên tục trong nhiều thập kỷ. Các nhà khoa học không ngừng thu thập dữ liệu về hoạt động địa chấn, nhiệt độ môi trường, âm thanh tần số thấp, mức độ phồng rộp hay sụt giảm của mặt đất, cùng với các thành phần khí thoát ra từ các khe nứt núi lửa. Nhờ nguồn dữ liệu đa dạng này, nhóm nghiên cứu đã bắt đầu dựng lại bức tranh toàn cảnh về nguyên nhân gây ra chuỗi phun trào dồn dập. [1]

Quá trình phân tích dữ liệu cho thấy trước mỗi đợt đài phun dung nham, phần đáy hình lòng chảo của caldera Kilauea đều có hiện tượng phồng lên và nghiêng đi, dấu hiệu cho thấy magma đang dồn nén và tích tụ phía dưới. Đặc biệt, khi đợt phun trào tiến triển và các đài phun tiếp tục xuất hiện, một quy luật rõ rệt đã lộ diện kể từ trước đợt đài phun thứ 14. Ngay trước đợt phun trào đó, các thiết bị quan trắc đã phát hiện một chuỗi tín hiệu lặp đi lặp lại gồm các đợt bùng nổ năng lượng địa chấn và âm thanh tần số thấp kéo dài vài phút. [1]

Cơ chế piston khí nén và bằng chứng từ khí sulfur dioxide

Các nhà nghiên cứu khẳng định những tín hiệu địa chấn và âm thanh tần số thấp này gắn liền với quá trình tích tụ rồi giải phóng của luồng khí bị bẫy lại bên trong magma. Lực nén của luồng khí bị mắc kẹt làm cho khối dung nham di chuyển dâng lên rồi hạ xuống qua các ống dẫn núi lửa hẹp nằm trong đá cứng, vận hành tương tự như sự chuyển động của một chiếc piston bên trong xi-lanh động cơ. Khi áp suất khí bẫy tích tụ đến mức cực đại, nó sẽ đẩy vọt cột dung nham lên bầu trời. [1]

Bên cạnh cơ chế piston, dữ liệu phân tích thành phần khí thoát ra cũng cung cấp bằng chứng quan trọng để kiểm chứng các giả thuyết cũ. Kết quả đo đạc thực địa cho thấy ngọn núi lửa giải phóng một lượng khí sulfur dioxide đáng kể, nhưng tỷ lệ khí carbon dioxide thu được lại tương đối thấp. Sự thiếu vắng carbon dioxide này đã bác bỏ giả thuyết cho rằng lớp bọt carbon dioxide tích tụ nén khí kiểu chai nước soda là nguyên nhân kích hoạt. Chính sự tích tụ và giải phóng khí bẫy trong các ống dẫn hẹp mới là yếu tố chính tạo nên các đợt đài phun dung nham. [1]

Những bí ẩn chưa lời đáp về nhịp thở lòng Trái Đất

Mặc dù những phát hiện công bố vào ngày 8 tháng 10 trên tạp chí Science đã mang lại góc nhìn sơ bộ về cơ chế piston khí, nhóm nghiên cứu do Ashton Flinders dẫn đầu nhấn mạnh đây mới chỉ là bước đầu trong việc giải mã hiện tượng. Hiện tại vẫn còn rất nhiều câu hỏi chưa có lời giải đáp hoàn chỉnh, đặc biệt là yếu tố nào đã khiến ngọn núi lửa bất ngờ chuyển sang trạng thái phun trào dạng piston khí với tần suất dày đặc đến vậy trong giai đoạn 2024–2026. [1]

Diễn biến kỳ lạ tại Kilauea nhắc nhở chúng ta rằng các cơ chế địa chất sâu dưới lòng Trái Đất vẫn luôn chứa đựng nhiều điều bất ngờ. Việc ghi nhận và phân tích chi tiết từng nhịp phồng sụt của mặt đất cùng các đợt bùng nổ địa chấn không chỉ giúp giới khoa học mở rộng hiểu biết về núi lửa, mà còn đặt nền móng quan trọng cho việc theo dõi những biến động lòng đất trong tương lai. [1]