16 tháng 9, 20255 phút đọc
Điểm chính
Vào năm 2022, núi lửa Hunga của Tonga phun trào gây tác động tàn phá đối với các cộng đồng đảo Tonga và môi trường biển xung quanh. Đó là vụ phun trào mạnh nhất trên hành tinh trong hơn 100 năm.
Sau vụ phun trào, đáy biển quanh núi lửa dưới biển này, nằm cách 65 km về phía bắc đảo chính của Tonga, đã bị phủ bởi tro núi lửa. Lớp tro này mịn đến mức, khi bị khuấy động, nó có thể hành xử giống như súp hơn là trầm tích. Nó thậm chí có thể bị hóa lỏng và tái di chuyển bởi động đất, liên tục làm mới bề mặt đáy biển.
Một con cá batfish cô độc tạo điểm nhấn màu sắc khi nó tuần tra vùng đáy biển bị tàn phá quanh núi lửa. Ảnh: CSIRO.
Tro mịn như bột, và các lớp trầm tích núi lửa mịn này dễ dàng bị tái phân bố bởi các dòng chảy đáy biển. Khi không bị xáo trộn, nó lắng xuống như lớp bùn và phù sa mềm, không được nén vào các vùng trũng của đáy biển. Nó cũng lắng vào các chỗ lõm nơi có thể hình thành các vũng bùn dày. Những tảng đá rải rác, bị phóng ra từ núi lửa trong vụ phun trào và trôi trên các dòng trầm tích đáy biển, nằm trên các đồng bùn này như những hòn đảo giữa một biển xám tối.
Tuy nhiên, những gì có vẻ cằn cỗi thực ra đang từ từ sống lại. Đây là những gì đội khoa học trên CSIRO research vessel (RV) Investigator đã vượt Thái Bình Dương để điều tra.
Đưa bùn đáy biển vào kính hiển vi
Do Associate Professor Rebecca Carey từ University of Tasmania dẫn dắt, một đội nghiên cứu quốc tế, bao gồm một thành viên của Tonga Geological Services, đang mapping the erupted volcano structure and studying life on the seafloor. Để làm điều này, họ đang sử dụng bộ công cụ khoa học toàn diện trên RV Investigator.
Voyage Chief Scientist, Associate Professor Rebecca Carey, UTAS (bên trái) cùng Australian High Commissioner to the Kingdom of Tonga, Mr Brek Batley, và Professor Vanessa Lucieer, UTAS. Ảnh: Australian High Commission to Tonga-Kelepi Baba.
Các nhà nghiên cứu đã triển khai một multicorer, thiết bị trông hơi giống bộ hạ cánh Mặt Trăng, để lấy các mẫu ngắn khoảng một mét của trầm tích đáy biển và kiểm tra sự sống mà chúng chứa đựng. Để khoan sâu hơn vào bùn, họ đã sử dụng ship’s giant piston corer. Thiết bị ấn tượng này nằm trong một giá đỡ chạy dọc suốt chiều dài boong sau của tàu và có thể thu được các lõi trầm tích dài tới 24 mét.
Một benthic (seafloor) sled nhỏ hơn nhiều cũng được đội khoa học sử dụng để thu thập mẫu sinh học từ đáy biển.
Việc lấy mẫu vật lý được kết hợp với khảo sát bằng hình ảnh đáy biển sử dụng hệ thống camera dưới nước gọi là deep towed camera hoặc DTC. DTC là một công cụ tuyệt vời cho việc thám hiểm đại dương và có thể chụp các ảnh và video độ phân giải cao của đáy biển ở độ sâu tới 4000 mét.
Hạ cánh! Multicorer trở lại boong với các ống lấy lõi chứa đầy trầm tích núi lửa. Ảnh: CSIRO-Fraser Johnston.Giant Piston Corer, có thể thu các lõi trầm tích dài 24 mét, trải dài trên boong sau của RV Investigator. Ảnh: CSIRO-Margot Hind.
Các lõi trầm tích và video từ deep towed camera tiết lộ hai loại cộng đồng: những loài bám vào bề mặt cứng, và các loài cơ hội phát triển trong bùn.
Tại đây, những tảng đá rải rác trở nên thiết yếu.
Một hòn đá không lăn sẽ gom rêu biển
Nằm trên các lớp trầm tích bùn giống súp, những tảng đá đóng vai trò như những ốc đảo và điểm bám cho quá trình tái định cư. Bryozoans, thường được gọi là ‘moss animals’ (vì các thuộc địa của chúng giống rêu) và các loài sống đáy khác tận dụng các bề mặt cứng này, hình thành những rạn nhỏ. Những tảng đá rải rác này là những bậc đá của quá trình phục hồi, cung cấp những điểm bám đầu tiên cho sự sống trong biển bùn.
Những tảng đá bị phóng ra bởi núi lửa trong vụ phun trào cung cấp điểm bám quan trọng cho sự sống, gồm bryozoans và tôm, trên đáy biển đang chuyển động. Ảnh: CSIRO.Một con sea cucumber hút thức ăn từ đáy biển bùn xung quanh núi lửa. Ảnh: CSIRO.Stalked hydroids là dấu hiệu phổ biến của sự sống đang quay trở lại đáy biển quanh núi lửa. Ảnh: CSIRO.
Tuy nhiên, mặc dù more than three years have passed since the eruption, sự sống biển trên cảnh quan bùn núi lửa như sa mạc vẫn còn thưa thớt. Có lẽ điều này bị giới hạn bởi thách thức của việc phát triển trên một đáy biển quá mềm để cung cấp chỗ đứng vững chắc hoặc liên tục được làm mới, dẫn đến các chu kỳ chôn vùi và tái sinh.
Đi sâu hơn một chút lại tiết lộ một câu chuyện khác cho một số những người tiên phong biển rất nhỏ bé.
Món súp bùn dành cho bạn
Trong vài centimet đầu của lớp bùn, các nhà khoa học đã thấy dấu hiệu tái định cư. Tại đây họ đã tìm thấy các quần thể của sinh vật đơn bào vi mô gọi là porcelaneous Miliolid foraminifera, hay ‘forams’, vốn phát triển tốt trong trầm tích mềm, bùn. Đồng hành với chúng là các loài foraminifera benthic dạng ống agglutinated (dán lại với nhau). Những loài này làm lớp vỏ nhỏ được bọc giáp bằng trầm tích mịn và đứng thẳng trong bùn, với pseudopodia (các cấu trúc dạng tay) thò ra trên bề mặt.
Như người ta vẫn nói, sự sống luôn tìm được cách.
Quan trọng là, các mảnh vỏ mỏng manh còn sót lại của các microfossils trôi và bơi tự do, bao gồm planktonic foraminifera và pteropod molluscs, được quan sát với mật độ nhiều hơn trong vài centimet đầu của lớp bùn. Điều này cho thấy ‘súp’ trầm tích bắt đầu lắng và trở nên ổn định hơn và có thể sống được khi nó được nén chặt.
Mele Manu, Senior Geologist với Tonga Geological Services, kiểm tra một lõi trầm tích từ núi lửa. Ảnh: CSIRO-Fraser Johnston.Microfossils của các forams đơn bào nhỏ được thu thập từ mẫu trầm tích núi lửa. Ảnh: CSIRO-Fraser Johnston.
Mele Manu, Senior Geologist với Tonga Geological Services, cho biết chuyến hải trình sẽ cung cấp cho Tonga dữ liệu mới quan trọng về thay đổi đáy biển và các mối nguy sau vụ phun trào năm 2022, tăng cường năng lực theo dõi và phòng ngừa rủi ro.
“Nghiên cứu cũng nâng cao hiểu biết của chúng ta về phục hồi hệ sinh thái và sự trở lại của sự sống biển, hỗ trợ đa dạng sinh học của Tonga và sinh kế phụ thuộc vào chúng,” bà Manu nói.
Quan trọng hơn, các quan sát và dữ liệu thu thập trên chuyến hải trình sẽ giúp tăng hiểu biết về thời gian mà hệ sinh thái biển cần để phục hồi sau các rối loạn quy mô lớn. Kiến thức này rất cần thiết cho Tonga và các cộng đồng đảo Thái Bình Dương khác vốn dựa vào đại dương để đảm bảo an ninh lương thực và thịnh vượng, giúp hỗ trợ khả năng phục hồi của khu vực trước tác động của thiên tai.
CSIRO research vessel (RV) Investigator tiến hành khảo sát bên trong caldera của núi lửa Hunga, Tonga. Ảnh: CSIRO-Karl Forcey.
Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi một khoản cấp thời gian biển trên RV Investigator từ CSIRO Marine National Facility (MNF). Được hỗ trợ bởi National Collaborative Research Infrastructure Strategy (NCRIS), MNF là một trong những cơ sở hạ tầng nghiên cứu năng suất nhất của Australia, cung cấp nghiên cứu nhằm giúp đảm bảo an ninh, bảo vệ và thịnh vượng cho môi trường biển của chúng ta.
Nhóm các nhà khoa học CSIRO cũng đang làm việc tại Vương quốc Tonga như một phần của một ACIAR-funded soil management project nhằm cải thiện khả năng chống chịu của các hệ thống canh tác tại Tonga thông qua quản lý đất đai tốt hơn.
