Hoạt động của núi lửa là một đặc điểm hấp dẫn, đáng sợ và vô cùng thiết yếu của hành tinh chúng ta. Núi lửa nằm rải rác khắp nơi, từ sa mạc ở châu Phi đến vùng khí hậu băng giá ở Nam Cực, các hòn đảo ở Thái Bình Dương và trên tất cả các lục địa. Mỗi ngày đều có một phun trào ra ở đâu đó. Những ngọn núi lửa trên Trái đất rất quen thuộc với hầu hết chúng ta, chẳng hạn như núi Agung đang hoạt động mạnh ở Bali, Bárðarbunga ở Iceland, Kilauea ở Hawai’i và Colima ở Mexico.
Tuy nhiên, có những ngọn núi lửa trải rộng trên các thế giới trong hệ mặt trời. Lấy ví dụ như mặt trăng Io của sao Mộc. Nó là núi lửa cao và phun ra dung nham lưu huỳnh từ bên dưới bề mặt của nó. Người ta ước tính rằng thế giới nhỏ bé này gần như tự biến từ trong ra ngoài sau hàng triệu năm do hoạt động núi lửa của nó mang hình thái vật chất bên trong lên bề mặt và xa hơn.
Xa hơn, mặt trăng Enceladus của Sao Thổ cũng có các đặc điểm mạch phun liên quan đến núi lửa. Thay vì phun trào với đá nóng chảy như ở Trái đất và Io, nó phun ra các tinh thể băng sền sệt. Các nhà khoa học hành tinh nghi ngờ rằng có rất nhiều hoạt động “núi lửa băng” này (được gọi là cryovolcanism) lan rộng khắp các vùng xa xôi của hệ mặt trời. Gần Trái đất hơn nhiều, sao Kim được biết là núi lửa đang hoạt động và có bằng chứng chắc chắn về hoạt động núi lửa trong quá khứ trên sao Hỏa. Ngay cả sao Thủy cũng cho thấy dấu vết của những vụ phun trào núi lửa từ rất sớm trong lịch sử của nó.
Núi lửa là một phần của kiến trúc thế giới
Núi lửa đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng lục địa và hải đảo, tạo hình các ngọn núi dưới đáy đại dương và miệng núi lửa. Chúng cũng tái tạo cảnh quan trên Trái đất khi chúng phun ra dung nham và các vật liệu khác. Trái đất bắt đầu cuộc sống của nó như một thế giới núi lửa, được bao phủ bởi một đại dương nóng chảy.
Không phải tất cả các ngọn núi lửa đã chảy từ ban đầu đến thời điểm hiện tại đều đang hoạt động. Một số đã chết từ lâu và sẽ không bao giờ hoạt động trở lại. Một số khác thì không hoạt động (có nghĩa là chúng có thể phun trào trở lại trong tương lai). Điều này đúng trên sao Hỏa, đặc biệt, nơi một vài núi lửa tồn tại trong số các bằng chứng về quá khứ hoạt động của chúng.
Khái niệm cơ bản về phun trào núi lửa
Hầu hết mọi người đều quen thuộc với những vụ nổ núi lửa giống như vụ nổ tung Mt. St. Helens ở bang Washington vào năm 1980. Đó là một vụ phun trào ấn tượng đã thổi bay một phần của ngọn núi và đổ hàng tỷ tấn tro bụi lên các bang xung quanh. Tuy nhiên, nó không phải là duy nhất trong khu vực đó. Mt. Hood và Mt. Rainier cũng được coi là hoạt động, mặc dù không bằng caldera chị em của chúng. Những ngọn núi đó được gọi là núi lửa “back-arc” và hoạt động của chúng là do chuyển động của mảng sâu dưới lòng đất.
Chuỗi đảo Hawaii bắt nguồn từ một điểm nóng, một điểm yếu trong vỏ Trái đất dưới Thái Bình Dương. Các hòn đảo được xây dựng trong hàng triệu năm khi lớp vỏ di chuyển qua điểm nóng và dung nham thoát ra đáy biển. Cuối cùng, bề mặt của mỗi hòn đảo phá vỡ bề mặt nước và tiếp tục phát triển.
Những ngọn núi lửa Hawaii hoạt động mạnh nhất nằm trên Đảo Lớn. Một trong số chúng – Kilauea – tiếp tục phun ra những dòng dung nham dày đặc đã trồi lên phần lớn khu vực phía nam của hòn đảo. Những vụ phun trào gần đây từ một lỗ thông hơi bên sườn núi đã phá hủy các ngôi làng và nhà cửa trên Đảo Lớn.
Núi lửa cũng phun trào dọc theo lưu vực Thái Bình Dương, từ Nhật Bản về phía nam đến New Zealand. Các khu vực núi lửa nhiều nhất trong lưu vực nằm dọc theo ranh giới mảng, và toàn bộ khu vực đó được gọi là “Vành đai lửa” (“Ring of Fire”).
Ở châu Âu, Mt. Etna ở Sicily khá hoạt động, cũng như Vesuvius (núi lửa chôn vùi Pompeii và Herculaneum vào năm 79 SCN). Những ngọn núi này tiếp tục ảnh hưởng đến các khu vực xung quanh với động đất và các dòng chảy không thường xuyên.
Không phải núi lửa nào cũng hình thành núi. Một số núi lửa thông hơi đưa dung nham ra ngoài, đặc biệt là từ các vụ phun trào dưới đáy biển. Núi lửa Vent đang hoạt động trên hành tinh Venus, nơi chúng phủ lên bề mặt bằng dung nham nhớt, đặc. Trên Trái đất, núi lửa phun trào theo nhiều cách khác nhau.
Núi lửa hoạt động như thế nào?
Các vụ phun trào núi lửa cung cấp các tuyến đường cho các vật chất nằm sâu dưới bề mặt Trái đất thoát lên bề mặt. Chúng cũng cho phép một thế giới thoát khỏi sức nóng của nó. Các núi lửa đang hoạt động trên Trái đất, Io và sao Kim được nuôi dưỡng bởi đá nóng chảy dưới bề mặt. Trên Trái đất, dung nham đi lên từ lớp phủ (là lớp dưới bề mặt). Khi có đủ đá nóng chảy – được gọi là mắc-ma – và đủ áp lực lên nó, một vụ phun trào núi lửa sẽ xảy ra. Ở nhiều núi lửa, magma bốc lên qua một ống trung tâm hoặc “họng” và nhô ra khỏi đỉnh núi.
Ở những nơi khác, dung nham, khí và tro bụi chảy ra ngoài qua các lỗ thông hơi. Cuối cùng chúng có thể tạo ra những ngọn đồi và núi hình nón. Đây là kiểu phun trào gần đây nhất xảy ra trên Đảo lớn Hawai’i.
Hoạt động của núi lửa có thể khá yên tĩnh hoặc có thể khá bùng nổ. Trong một dòng chảy rất mạnh, các đám mây khí có thể lăn ra khỏi miệng núi lửa. Những thứ này khá nguy hiểm vì chúng nóng và di chuyển nhanh, và hơi nóng và khí đốt giết người rất nhanh.
Núi lửa là một phần của địa chất hành tinh
Núi lửa thường (nhưng không phải luôn luôn) có liên quan chặt chẽ với các chuyển động của mảng lục địa. Sâu dưới bề mặt hành tinh của chúng ta, các mảng kiến tạo khổng lồ đang dần di chuyển và chen lấn vào nhau. Tại ranh giới giữa các mảng, nơi hai hoặc nhiều mảng kết hợp lại với nhau, magma len lỏi lên bề mặt. Các núi lửa ở Vành đai Thái Bình Dương đã được hình thành theo cách này, nơi các mảng trượt vào nhau tạo ra ma sát và nhiệt, cho phép dung nham chảy tự do. Núi lửa dưới biển sâu cũng phun trào magma và khí. Không phải lúc nào chúng ta cũng nhìn thấy các vụ phun trào, nhưng những đám mây đá bọt (đá từ vụ phun trào) cuối cùng cũng trồi lên bề mặt và tạo ra những “sông” đá dài trên bề mặt.
Như đã đề cập trước đó, các hòn đảo Hawaii thực sự là kết quả của cái gọi là “chùm” núi lửa bên dưới Mảng Thái Bình Dương. Dưới đây là một số chi tiết khoa học hơn về cách thức hoạt động: Mảng Thái Bình Dương đang di chuyển chậm về phía đông nam, và như vậy, nó đang làm nóng lớp vỏ và đưa vật chất lên bề mặt. Khi phiến đá di chuyển về phía nam, các điểm mới được đốt nóng và một hòn đảo mới được xây dựng từ dung nham nóng chảy buộc nó nổi lên bề mặt. Đảo Lớn là hòn đảo trẻ nhất trong số các hòn đảo nhô lên khỏi bề mặt Thái Bình Dương, mặc dù có một hòn đảo mới hơn đang được xây dựng khi phiến đá trượt. Nó được gọi là Loihi và nó vẫn ở dưới nước.
Ngoài các núi lửa đang hoạt động, một số nơi trên Trái đất có chứa cái được gọi là “siêu núi lửa”. Đây là những vùng hoạt động địa chất nằm trên đỉnh các điểm nóng lớn. Nổi tiếng nhất là miệng núi lửa Yellowstone ở tây bắc Wyoming của Hoa Kỳ. Nó có một hồ dung nham sâu và đã phun trào nhiều lần trong suốt thời gian địa chất.
Một cái nhìn khoa học về các vụ phun trào núi lửa
Các vụ phun trào núi lửa thường được báo trước bởi các vụ động đất hàng loạt. Chúng chỉ ra chuyển động của đá nóng chảy bên dưới bề mặt. Một khi một vụ phun trào sắp xảy ra, núi lửa có thể phun ra dung nham ở hai dạng, cộng với tro và khí đốt nóng.
Hầu hết mọi người đều quen thuộc với dung nham “pahoehoe” uốn lượn (phát âm là “pah-HOY-hoy”). Nó có độ sệt của bơ đậu phộng nóng chảy. Nó nguội đi rất nhanh tạo thành các lớp đá đen dày. Một loại dung nham khác chảy ra từ núi lửa được gọi là “A’a” (phát âm là “AH-ah”). Nó trông giống như một đống clinker than đang chuyển động.
Cả hai loại dung nham đều mang theo khí, chúng giải phóng khi chúng chảy. Nhiệt độ của chúng có thể lên đến hơn 1.200 °C. Các khí nóng được giải phóng trong các vụ phun trào núi lửa bao gồm carbon dioxide, sulfur dioxide, nitơ, argon, mêtan và carbon monoxide, cũng như hơi nước. Tro, có thể nhỏ như hạt bụi và lớn như đá sỏi, được làm từ đá nguội và bay ra từ núi lửa. Những loại khí này có thể gây chết người, ngay cả với một lượng nhỏ, ngay cả trên một ngọn núi tương đối yên tĩnh.
Trong các vụ phun trào núi lửa rất bùng nổ, tro và khí được trộn với nhau thành một “dòng chảy pyroclastic”. Một hỗn hợp như vậy di chuyển rất nhanh và có thể khá nguy hiểm. Trong quá trình phun trào của Mt. St. Helens ở Washington, vụ nổ từ núi Pinatubo ở Philippines, và vụ phun trào gần Pompeii ở La Mã cổ đại, hầu hết mọi người đều chết khi họ bị những dòng khí và tro tàn sát như vậy vượt qua. Những người khác bị chôn vùi trong tro bụi hoặc lũ bùn sau vụ phun trào.
Núi lửa cần thiết cho sự tiến hóa của hành tinh
Núi lửa và dòng chảy của núi lửa đã ảnh hưởng đến hành tinh của chúng ta (và những hành tinh khác) kể từ lịch sử đầu tiên của hệ mặt trời. Chúng đã làm phong phú thêm bầu khí quyển và đất, đồng thời chúng gây ra những thay đổi mạnh mẽ và đe dọa sự sống. Chúng là một phần của cuộc sống trên một hành tinh đang hoạt động và có những bài học quý giá để dạy trên các thế giới khác, nơi diễn ra hoạt động núi lửa.
Các nhà địa chất học nghiên cứu các vụ phun trào núi lửa và các hoạt động liên quan và làm việc để phân loại từng loại đặc điểm đất núi lửa. Những gì họ học được mang lại cho họ cái nhìn sâu sắc hơn về hoạt động bên trong hành tinh của chúng ta và các thế giới khác, nơi hoạt động núi lửa diễn ra.
Carolyn Collins Petersen
