Giới khoa học từ lâu đã lo lắng về cái mà nhiều người gọi là “bom methane” – hiện tượng giải phóng khí methane tiềm tàng, có khả năng gây thảm họa từ các vùng đất ngập nước do lớp băng vĩnh cửu ở lãnh nguyên Siberia tan rã.

Nhưng giờ đây, một nghiên cứu của ba chuyên gia địa chất nói rằng, một đợt nắng nóng vào năm 2020 đã vén bức màn về tình trạng gia tăng phát thải một khối lượng khí methane tiềm năng “với số lượng còn cao hơn nhiều lần”, đến từ một nguồn khác: lớp thành phần đá tảng đang tan rã ở vùng đất đóng băng vĩnh cửu tại Bắc Cực.

Sự khác biệt ở đây chính là, các vùng đầm lầy ngập nước đang tan rã có thể giải phóng khí methane “có nguồn gốc vi sinh”, do quá trình phân hủy của đất và các hợp chất hữu cơ, trong khi lớp đá vôi tan rã – còn gọi là đá cacbonate – sẽ giải phóng những chất khí gốc hydrocacbon và hydrat từ các bể/túi chứa ở cả bên dưới và bên trong lớp băng vĩnh cửu, khiến nó “còn nguy hiểm hơn nhiều” so với các nghiên cứu khoa học trước đây đã từng gợi ý.

Ts. Nikolaus Froitzheim, giảng viên tại Viện Khoa học Địa chất của Đại học Bonn (Đức), cho biết ông và hai đồng nghiệp đã sử dụng bản đồ vệ tinh đo nồng độ khí methane ở mức cao, xuất hiện phía trên hai “khu vực kéo dài dễ thấy” của dải đá vôi – là những đường dọc có chiều rộng vài dặm và chiều dài lên tới 375 dặm – nằm ở bán đảo Taymyr và vùng xung quanh miền Bắc lãnh nguyên Siberia.

Nhiệt độ gần mặt đất trong đợt nắng nóng năm 2020 đã tăng vọt lên 10,8 độ F so với mức trung bình của các năm từ 1979-2000. Nghiên cứu cho biết ở các đường dọc đá vôi kéo dài này, hầu như không có lớp đất nào, và thảm thực vật cũng khan hiếm. Vì vậy, những lớp đá vôi bị nhô lên khỏi mặt đất. Khi các khối đá ấm lên (tăng nhiệt), thì cũng là lúc những vết nứt và bọng chứa mở ra, giải phóng khí methane đang bị mắc kẹt ở bên trong.

Ts. Froitzheim cho biết mật độ khí methane [phía bên trên khu vực này] đã tăng lên khoảng 5% vào thời điểm đó. Các cuộc thử nghiệm chi tiết hơn cho thấy mật độ khí methane vẫn tiếp tục tăng cao cho đến mùa xuân năm 2021, bất chấp sự trở lại của nền nhiệt độ thấp và tuyết rơi trong khu vực. Ông nói:

“Chúng tôi đã chắc chắn về lượng khí methane đang tăng cao ở các khu vực đầm lầy. Nhưng đây không phải là những vùng đất ngập nước, mà các mỏm đá vôi nhô ra. Có rất ít đất ở nơi này. Đó mới thật là một tín hiệu đáng sửng sốt đến từ lớp đá cứng, chứ không phải đất ngập nước”.

Theo Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, lớp đá gốc cacbonate nhô ra khỏi mặt đất này có niên đại khoảng 541 triệu năm trước, vào Đại Cổ sinh (Paleozoic era).

Ts. Robert Max Holmes, một nhà khoa học cấp cao tại Trung tâm Nghiên cứu Khí hậu Woodwell (Woodwell Climate Research Center), Massachusetts (Mỹ), nói:

“Thật là bất ngờ. Đấy không phải là tin tốt lành nếu điều đó là đúng. Không ai muốn thấy nhiều hiện tượng phản hồi có khả năng kinh khủng như vậy, và đây có thể là một sự kiện có tác động lớn.”

“Những gì chúng ta biết được, với sự tự tin tương đối cao, chính là có một lượng carbon khổng lồ đang bị nhốt trong lớp băng vĩnh cửu. Đó là một con số rất lớn, và khi hành tinh Trái Đất ấm lên, lớp băng vĩnh cửu tan rã, thì những hợp chất hữu cơ cổ xưa ấy là chỗ để cho các loài vi sinh vật tiến hành quá trình phân hủy vi sinh và thải ra nhiều khí CO₂ và methane. Nếu có thứ gì đó ở Bắc Cực khiến tôi luôn thức trắng đêm, thì vẫn chính là điều đó.”

Nhưng Ts. Holmes nói rằng bài báo cáo khoa học trên vẫn cần được xem xét bình duyệt thêm.

Các nhà địa chất đã công bố báo cáo này thường xuyên nghiên cứu những thứ, như là ranh giới của các mảng kiến tạo đất đá và cách mà các mảng địa chất đó xếp chồng lên nhau. Nhưng họ đã làm việc ở Bắc Cực và điều đó thu hút sự quan tâm của họ.

Các nguồn phát thải khí methane lớn nhất trên thế giới vẫn là ngành nông nghiệp – chẳng hạn như trồng lúa, các vụ rò rỉ và bùng phát khí thải từ hoạt động khai thác dầu khí – chẳng hạn như ở lưu vực Permian ở bang Texas và New Mexico (Mỹ), nơi mà sản lượng khai thác đã tăng vọt trong thập kỷ qua. Nhưng Ts. Froitzheim nói rằng ở bên trong lớp băng vĩnh cửu, “câu hỏi chính là: một lượng lớn bao nhiêu loại khí đó sẽ xuất hiện, và chúng tôi không thực sự biết về điều đó.”

Thông thường lớp băng vĩnh cửu có chức năng như một cái nắp bịt kín túi khí methane nằm bên dưới. Nó cũng có thể khóa các dạng ngậm nước hydrates hóa, là những lớp chất rắn kết tinh của nước đóng băng có chứa một lượng lớn khí methane. Nếu bị mất ổn định do áp suất và nhiệt độ bình thường của mực nước biển, các tinh thể khí ngậm nước ở dạng hydrates hóa này có thể bị phá vỡ tức thời, bùng nổ nguy hiểm trong một lúc, khi nhiệt độ môi trường xung quanh tăng lên.

Giới nghiên cứu khoa học cho biết lớp tinh thể khí ngậm nước ở dạng hydrates hóa nằm trong lớp băng vĩnh cửu của Trái Đất chứa khoảng 20 tỷ tấn carbon. Đó là một tỷ lệ nhỏ của tất cả lượng carbon đang bị giam lại trong lớp băng vĩnh cửu, nhưng chính tình trạng ấm lên liên tục của các dạng hydrates hóa này có thể phá vỡ và giải phóng nhanh chóng khí methane từ các mỏm đá.

Ted Schuur, giáo sư sinh thái học tại Đại học Bắc Arizona (Mỹ) cho biết:

“Việc tiếp tục so sánh khí methane trong những năm sắp tới sẽ rất quan trọng để xác định chính xác lượng khí methane từ nguồn địa chất được bổ sung và thải vào bầu khí quyển khi lớp băng vĩnh cửu tan rã. Chúng ta biết rằng sóng nhiệt là có thật, nhưng liệu nó có kích hoạt tình trạng giải phóng khí methane hay không, thì chưa thể xác định được nếu không có thêm dữ liệu về khí methane thu thập qua nhiều năm nữa. “

Bắc Cực cũng đã đang đưa ra nhiều chỉ báo nghiêm trọng khác. Polar Portal, một trang web nơi các tổ chức nghiên cứu Bắc Cực của Đan Mạch trình bày thông tin cập nhật về tình trạng của băng, mới vừa công bố rằng một “sự kiện tan băng lớn tại đảo Greenland trong một ngày” đủ để làm ngập bán đảo Florida dưới 5cm nước.