Khu vực núi lửa phun trào. Ảnh: Eric Guth
Núi lửa St Helens, phía nam bang Washington, phun trào dữ dội vào ngày 18/5/1980 khiến 57 người chết và phá hủy một vùng rộng lớn ở khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương của nước Mỹ. Lượng đất đá, tro bụi bắn ra từ đỉnh núi tương đương với khối lượng một triệu bể bơi ở Thế vận hội Olympic.
Sông băng di chuyển. Ảnh: Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ
Các nhà sinh vật học lo sợ vụ phun trào này sẽ tạo ra áp suất và nhiệt lượng đủ lớn để tiêu hủy toàn bộ vùng đất màu mỡ xung quanh. Thế nhưng 35 năm sau, khu vực núi lửa phun trào hồi sinh và mầm sống sinh sôi: đậu lupin nở hoa, cây tổng quán sủi phủ kín hai bên bờ suối và nai sừng tấm trở về. Trong khi đó, khu vực tâm núi lửa (miệng núi lửa) chứng kiến một hiện tượng không ngờ: sự xuất hiện của sông băng.
Lửa và băng. Ảnh: Eric Guth
Được đặt tên chính thức là Crater Glacier vào tháng 6/2006, dòng sông băng rộng gần 1,3 km2 này là một trong những sông băng trẻ nhất và sạch nhất trên thế giới.
Từ năm 2004 đến năm 2008, sông băng tiếp tục mở rộng nhờ một vòm nham thạch khổng lồ (hình thành khi dung nham dạng sền sệt tích tụ một chỗ). Một khối dung nham bị đông cứng nhô lên từ tâm núi lửa, ép sông băng sát vào vách ngăn phía đông miệng núi lửa làm tăng tốc độ dòng chảy. Trong chuỗi sự kiện bất thường này, sự phát triển của vòm nham thạch không những không chặn được dòng chảy của sông băng (một phần bởi lớp đá bảo vệ kiên cố) mà còn giúp nó chảy xuôi theo sườn núi nhanh hơn.
Trong ảnh, nhân viên bảo vệ Todd Cullings đang chỉ cho du khách khu vực giữa vòm nham thạch và vách ngăn phía đông miệng núi lửa.
Phát hiện miệng hố khổng lồ. Ảnh: Eric Guth
Từ tháng 9/2004 trở về trước, Crater Glacier chảy với tốc độ 30 cm/ngày. Kể từ khi vòm nham thạch hình thành, tốc độ của nó tăng lên đến 150 cm/ngày.
Năm 2012, các nhà nghiên cứu của USGS phát hiện ra một hố sâu giữa vùng tuyết phủ khi đang bay phía trên miệng núi lửa. Thông thường, các hang băng do một đường hầm xuyên qua mặt dưới của sông băng bị băng tan làm cho xói mòn mà thành. Vì vậy, phần lớn các hang băng phát triển theo chiều ngang. Tuy nhiên, hoạt động địa nhiệt bên dưới sông băng Crater Glacier (sự kết hợp hiếm thấy của hơi và khí nóng bốc lên từ các vùng băng nằm đè lên miệng địa nhiệt) khiến cho các hang băng ở đây phát triển theo chiều dọc.
Trung tâm miệng núi lửa. Ảnh: Eric Guth
Tháng 6/2014, một đoàn các nhà thám hiểm hang động, nhà nghiên cứu và nhà khảo sát bắt đầu khám phá, vẽ bản đồ và khảo sát hệ thống hang động ở Crater Glacier. Mục đích của họ là tiếp tục cuộc khảo sát mà nhà khoa học Charles Anderson và các cộng sự bỏ dở vào năm 2001. Họ cũng muốn khám phá hố khổng lồ có tên là Godzilla Hole được USGS phát hiện vào tháng 6/2012. Trước đó chưa một ai đặt chân vào đây.
Trong ảnh, nhà khảo sát Neil Marchington đang đu dây trèo xuống phía trên một khe nứt. Trong khi đó, Jared Smith, hướng dẫn viên địa phương đồng thời là đội trưởng cứu hộ, đang chờ ở miệng núi lửa cách dưới đó 9 m để đảm bảo an toàn cho Marchington và những người khác khi leo 12 m còn lại xuống đáy hang.
Trong hang băng thường có sông ngầm chảy dọc đáy hang. Hang dọc Godzilla thì khác hẳn. Ở đây không có nước chảy mà chỉ có những luồng hơi ấm địa nhiệt thi thoảng từ dưới bốc lên. Theo thời gian, những luồng hơi nóng này khiến lớp băng dày 30 m phía trên tan ra và tạo vòm hang cao chót vót.
Dưới sự dẫn đường của nhà thám hiểm hang động kỳ cựu Eddy Cartaya, đoàn khảo sát tìm thấy hang chính cao hơn 18m. Hai hang khác ước tính cao 30 m. Ảnh: Eric Guth
Đoàn khảo sát phát hiện nhiều lối đi mới dài hơn 300 m bên dưới sông băng, bao gồm hang động trong ảnh nằm ở phía đông của dòng sông. Chụp ảnh trong hang rất khó: nhiệt và hơi nước làm mờ ống kính, ánh sáng yếu đòi hỏi phải sử dụng chân máy ảnh hoặc chỉnh ISO (độ nhạy sáng) cao. Tuy nhiên, trong không gian chật chội này, Eric Guth không sử dụng chân máy ảnh vì sẽ cản trở công tác khảo sát.
Thay vào đó, anh tận dụng ánh sáng phát ra từ đèn đeo trên trán của các thành viên trong đoàn, kết hợp với ánh sáng tự nhiên ít ỏi, để thiết lập chế độ phơi sáng cân bằng cho máy ảnh với chỉ số ISO là 4000 và tốc độ chụp là 1/30 giây. Ảnh: Eric Guth
Thiết bị disto. Ảnh: Eric Guth
Disto là thiết bị dùng tia laser để đo và vẽ sơ đồ hệ thống hang động. Trong ảnh, Cartya đang chiếu disto xuống một hang băng mới được phát hiện. Để có được hình ảnh ba chiều chính xác bên trong của hang, người ta phải chiếu disto lên, xuống, trái, phải để xác định khoảng cách tứ phía. Để có thông số cụ thể về độ dốc và hướng, người ta dựa vào góc phương vị la bàn và thiết bị đo độ dốc.
Khảo sát chi tiết. Ảnh: Eric Guth
Khí địa nhiệt bốc lên sau lưng trưởng đoàn khảo sát Scott Linn khi ông chờ họp đoàn trong giai đoạn khảo sát ban đầu phần phía đông của sông băng. Gần 254 m của hang động chưa được đặt tên này đã được khảo sát và vẽ bản đồ. Kết thúc chuyến khảo sát, tổng chiều dài hang động đo được là 430 m. Trong ảnh, Linn đang phác họa chi tiết bên trong hang động để bổ sung vào bản đồ.
Sự sống sau cái chết. Ảnh: Eric Guth
Cây con có quả hình nón này được tìm thấy ở đáy hang, cách ánh sáng mặt trời ở miệng hang hơn 30 m. Kỳ lạ hơn là không hề có một cây nào mọc ở miệng hang trước và sau khi núi lửa phun trào.
Theo Marchington, có thể năng lượng tích tụ trong hạt và độ ấm tương đối của môi trường được làm nóng bởi địa nhiệt làm hạt nảy mầm. Kết quả nghiên cứu từ phòng thí nghiệm sẽ cho biết đây là loài cây nào và liệu rằng có phải khí trong hang giúp nó tồn tại trong bóng tối hay không.
Hệ thống cảnh báo sớm. Ảnh: Eric Guth
Trong lần phun trào vào năm 1980, núi lửa St Helens mất đi 70% lượng băng. Lũ bùn mà nó gây ra cuốn trôi nhiều cầu và phương tiện giao thông, chôn vùi nhiều nhà cửa, cướp đi sinh mạng của cả người và vật. Ngày nay, các hệ thống cảnh báo sớm như thiết bị phát hiện sóng âm và đo địa chấn được đưa vào sử dụng giúp phát hiện lũ bùn sắp xảy ra.
Việc vẽ bản đồ hang động dưới sông băng hàng năm cũng góp phần bảo vệ sinh mạng, bởi việc ghi lại chính xác những thay đổi đáng kể về kích cỡ hang động mỗi năm giúp phát hiện sự gia tăng của hoạt động địa nhiệt trước khi núi lửa phun trào. Trong ảnh là một thiết bị GPS thuộc Trạm quan sát Ranh giới Địa tầng EarthScope, được lắp đặt nhằm phát hiện những chuyển động nhỏ của vỏ trái đất, giúp phân tích xu hướng hoạt động của núi lửa.
Trạm quan sát đỉnh Johnston. Ảnh: Eric Guth
Tại Trạm quan sát đỉnh Johnston, cách phía bắc núi lửa St Helens khoảng 1,6 km, du khách có thể tìm hiểu về lịch sử của núi lửa, hậu quả của nó trong quá khứ cũng như hiểm họa trong tương lai. Với nỗ lực không ngừng của các nhà khoa học và sự quan tâm của cộng đồng, sự mở rộng của vòm nham thạch mới ở núi lửa St Helens và sự phát triển độc đáo của sông băng Crater Glacier sẽ trở thành niềm đam mê và kiêu hãnh thay vì nỗi ám ảnh, sợ hãi.
Ngọc Anh (theo BBC)