Dường như không ai có thể tin rằng hồ nước đẹp này lại có nguy hiểm đến thế: Đáy hồ ẩn chứa những gì?

Hồ nước này tên là gì và nằm ở đâu trên trái đất?

Đây là hồ Kivu ở châu Phi.

Hồ Kivu, nằm giữa biên giới Rwanda và Cộng hòa Dân chủ Congo (Trung châu Phi), mang lại cảnh quan đặc biệt đẹp, được bao quanh bởi những ngọn núi lửa cao và những sườn núi xanh mướt với các vùng đồn điền trồng chè, cà phê và chuối.

Tuy nhiên, bên dưới mặt hồ ẩn chứa mối đe dọa kinh hoàng: Khí metan (CH4), carbon dioxide (CO2) và hydro sulfide (H2S) tan trong nước. Nếu thoát ra, sự kết hợp độc này có thể gây nguy hiểm đến hàng triệu người dân sinh sống ven hồ, tạp chí Time đưa tin.

Hiện tại, các khí độc này được giữ lại dưới lớp muối nặng, ngăn không cho chúng lên bề mặt. Tuy nhiên, rào cản này có thể bị phá vỡ bất cứ lúc nào do động đất, núi lửa phun trào hoặc áp suất tăng cao của các khí. Hồ Kivu được ví như một 'quả bom hẹn giờ' khổng lồ.

Tuy vậy, trong mắt các nhà khoa học và chuyên gia, hồ Kivu cũng có tiềm năng cung cấp năng lượng quan trọng cho người dân địa phương. Họ đã làm gì để biến hồ chết người này thành một nguồn năng lượng hữu ích cho con người?

Hãy cùng khám phá!

HỒ KIVU - KỲ QUAN TỰ NHIÊN HẤP DẪN NHẤT THẾ GIỚI

Hồ Kivu là một trong những hồ nước độc đáo nhất châu Phi. Với những đặc điểm đặc biệt, nó thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học và đồng thời là một nguồn nguy hiểm tiềm ẩn và sự thịnh vượng cho hàng triệu người sinh sống gần đó.

Kivu không giống như các hồ sâu khác. Thông thường, khi nước ở bề mặt hồ được làm lạnh - như là nhiệt độ không khí mùa đông hoặc nước từ những dòng sông mang theo tuyết vào mùa xuân - nước lạnh và dày đặc sẽ chìm xuống, trong khi nước ấm hơn và ít đặc sẽ dâng lên từ dưới đáy hồ. Quá trình này, gọi là đối lưu, thường làm cho bề mặt của các hồ sâu ấm hơn so với ở độ sâu.

Tuy nhiên, tại hồ Kivu, hiện tượng đối lưu này không xảy ra, tạo nên những điều bất ngờ và đáng ngạc nhiên nhất trong mắt các nhà khoa học.

Hồ Kivu được nhìn thấy ở Cộng hòa Dân chủ Congo, ảnh chụp vào ngày 25 tháng 11 năm 2016. Nguồn: REUTERS / Therese Di Campo / File Photo

Nằm trên biên giới giữa Rwanda và Cộng hòa Dân chủ Congo, Kivu là một trong chuỗi các hồ ven Đại dương Ấn Độ Dương (EAR), nơi lục địa châu Phi đang chịu tác động từ các lực kiến tạo.

Kết quả là làm mỏng vỏ Trái Đất và kích hoạt hoạt động của núi lửa, tạo ra các suối nước nóng dưới hồ Kivu, tạo nên nguồn nước nóng chứa carbon dioxide và mêtan sâu dưới đáy của hồ.

Các vi sinh vật sống trong hồ Kivu sử dụng carbon dioxide và chất hữu cơ chìm từ trên cao xuống để tạo năng lượng, sản xuất mêtan là sản phẩm phụ. Độ sâu lớn của Kivu - hơn 457 mét ở điểm sâu nhất - tạo ra áp lực đủ lớn để giữ các khí này hòa tan.

Hỗn hợp nước và khí hòa tan này có độ đặc cao hơn nước, gây ra hiện tượng đối lưu không xảy ra như thông thường. Nước sâu cũng mặn hơn do phù sa từ các tầng trên và các khoáng chất từ suối nước nóng, làm tăng thêm mật độ.

Theo nhà nghiên cứu hồ học Sergei Katsev của Đại học Minnesota Duluth (Mỹ), Kivu là một hồ có nhiều lớp nước với mật độ khác nhau, giữa chúng có các lớp chuyển tiếp mỏng manh.

Thành phần độc đáo của hồ Kivu ngăn chặn sự pha trộn thông thường ở các hồ sâu khác, dẫn đến sự phân tầng bất thường của nước. Có sự khác biệt rõ ràng về mật độ giữa từng lớp nước. Sự chuyển đổi giữa hai lớp nước rõ rệt, với lớp dưới là nước ấm, mặn hơn (màu đỏ) và lớp trên là nước mát, trong lành hơn (màu xanh lam), với ranh giới chỉ dày vài cm.

Alfred Wüest, một nhà vật lý thủy sinh học tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ ở Lausanne, giải thích: “Các lớp nước của hồ Kivu có thể được phân tách gần như thành 2 vùng: Một vùng nước bề mặt ít đậm đặc hơn ở độ sâu khoảng 61 mét - Và dưới đó là vùng nước mặn đậm đặc được phân tầng thêm. Mặc dù có sự trộn lẫn trong mỗi lớp nước, chúng không tương tác với nhau. Chỉ cần nghĩ đến toàn bộ khối nước trong hồ Kivu tồn tại hàng nghìn năm mà không xảy ra sự tương tác, chúng ta đã có thể thấy được sự đặc biệt của Kivu”.

Hồ Kivu không chỉ là một điểm kỳ lạ thu hút giới khoa học. Sự phân tầng bất thường và việc carbon dioxide, mêtan, H2S bị mắc kẹt ở các lớp sâu hơn khiến các nhà nghiên cứu lo ngại rằng Kivu có thể là một thảm họa đang đợi xảy ra.

'BÔM KHÍ KHỔNG LỒ'

Cách Kivu khoảng 2.253 km về phía tây bắc, có một hồ miệng núi lửa ở Cameroon được gọi là hồ Nyos cũng tích tụ và giữ lại một lượng lớn khí hòa tan - trong trường hợp này là carbon dioxide - từ một lỗ thông hơi núi lửa dưới đáy hồ.

Vào ngày 21 tháng 8 năm 1986, khả năng gây chết người của bể chứa khí đó đã được chứng minh một cách khủng khiếp. Có thể do sạt lở đất, mà một lượng lớn nước đột ngột bị dịch chuyển, khiến khí CO2 hòa tan nhanh chóng hòa trộn với các lớp trên của hồ và giải phóng 'bôm khí' vào không trung. Kết quả, một đám mây khí lớn gây ngạt thở làm chết khoảng 1.800 người sinh sống ở các ngôi làng gần đó.

Hồ miệng núi lửa ở Cameroon được gọi là hồ Nyos. Ảnh: United States Geological Survey

Các sự kiện như vậy được gọi là phun trào limnic (hay phun trào CO2), và các nhà khoa học lo ngại rằng hồ Kivu có thể đã chuẩn bị cho một sự kiện tương tự, thậm chí nguy hiểm hơn.

Bởi hồ Nyos là một hồ tương đối nhỏ, chỉ dài hơn 1,6 km, rộng dưới 1,6 km và sâu chưa đầy 213 mét. Trong khi đó, hồ Kivu dài 86 km, rộng 48 km.

Do kích thước của nó, hồ Kivu có thể trở thành nơi xảy ra một vụ phun trào limnic lớn, thảm khốc, nơi nhiều km khối khí sẽ được giải phóng lên không trung.

Có khoảng 14.000 người sống gần hồ Nyos khi vụ phun trào CO2 xảy ra; Ngày nay, hơn 2 triệu người sống gần hồ Kivu, trong đó có khoảng 1 triệu cư dân của thành phố Bukavu, Cộng hòa Dân chủ Congo. Nếu Kivu phát sinh vụ phun trào CO2, nhà nghiên cứu Sally MacIntyre của Đại học California, Santa Barbara (Mỹ) lưu ý: “Sự kiện đó sẽ rất thảm khốc!”.

Đây không chỉ là một mối quan tâm lý thuyết. Các nhà khoa học đã tìm thấy bằng chứng của ít nhất một vụ phun trào CO2 trước đây tại hồ Kivu, có thể xảy ra từ 3.500 đến 5.000 năm trước, và có thể có nhiều vụ phun trào khác gần đây hơn nữa. Các lõi trầm tích được lấy từ đáy hồ Kivu đã phát hiện ra các đặc điểm gọi là các lớp màu nâu khác biệt so với các lớp trầm tích xung quanh.

Nhà nghiên cứu hồ học Sergei Katsev cho biết những dải trầm tích này là “những lớp rất đặc biệt, giàu chất hữu cơ”, có thể là kết quả của các vụ phun trào CO2 trước đó của hồ.

Hình minh họa về hồ Kivu bị phát nổ khí CH4. Nguồn: Internet

Theo các nhà khoa học, các vụ phun trào CO2 có thể xảy ra vì hai nguyên nhân. Nếu nước trở nên bão hòa hoàn toàn với các khí hòa tan, bất kỳ carbon dioxide hoặc khí metan bổ sung nào được bơm vào hồ sẽ nổi lên và được giải phóng vào không khí.

Vụ phun trào cũng có thể xảy ra khi một áp lực ép lớp nước sâu với các khí hòa tan trộn lẫn với các lớp nước bên trên, làm giảm áp suất lên các khí và cho phép chúng nhanh chóng thoát ra khỏi dung dịch và thoát ra ngoài, tương tự như tác động của việc lắc một lon nước ngọt rồi sau đó mở nó.

Hơn nữa, hồ Kivu nằm trong khu vực có hoạt động địa chấn, vì vậy một trận động đất có thể tạo ra sóng trong hồ làm trộn lớp nước đủ để giải phóng các khí bị mắc kẹt.

Khí hậu cũng có thể là một nguyên nhân tiềm ẩn. Trong quá khứ, đã có ít nhất một vụ phun trào do hạn hán làm giảm mực nước hồ Kivu, tạo ra áp suất giải phóng các khí hòa tan. Mức nước thấp trong mùa khô cũng có thể khiến Kivu dễ bị ảnh hưởng bởi những trận mưa cực lớn. Chúng có thể gây ra sự trào lên của trầm tích từ các dòng chảy đổ vào hồ và làm cho các lớp nước trộn lẫn vào nhau.

Sally MacIntyre dự đoán rằng khả năng xảy ra chuỗi sự kiện như vậy có thể gia tăng khi hành tinh trở nên nóng lên. Biến đổi khí hậu sẽ mang lại nhiều mưa hơn cho Đông Phi, và “sẽ gây ra các trận mưa cực đoan hơn với khoảng thời gian hạn hán kéo dài”.

Một nguyên nhân khác có thể là hoạt động núi lửa dưới hồ Kivu hoặc từ các núi lửa xung quanh, nhưng các nhà khoa học cho rằng nguy cơ của điều đó là thấp. Vụ phun trào của Núi Nyiragongo gần đó vào năm 2002 không đủ mạnh để phá vỡ các lớp dưới cùng của Kivu. Các mô hình nghiên cứu cũng chỉ ra rằng núi lửa dưới hồ cũng sẽ không gây ra sự gián đoạn đủ lớn, theo Sally MacIntyre.

Dù thủ phạm là gì, hậu quả sẽ tương tự nhau: Các khí tích tụ sẽ được giải phóng từ trạng thái hòa tan của chúng, tạo ra những đám mây dày đặc carbon dioxide và mêtan, có thể thay thế oxy và làm ngạt thở cả người và động vật sống gần đó. Nếu lượng khí mêtan đủ lớn được thải vào không khí tại Kivu, còn có nguy cơ chúng có thể gây ra các vụ nổ.

Sergei Katsev cho biết hồ Kivu được theo dõi thường xuyên để phát hiện các dấu hiệu tăng nồng độ khí, vì vậy, một đợt nước dâng đột ngột “sẽ không làm chúng ta ngạc nhiên.” Hơn mười trạm địa chấn cũng đo lường hoạt động gần hồ theo thời gian thực.

Vào năm 2001, một nỗ lực đã bắt đầu nhằm giảm thiểu nguy cơ xảy ra thảm họa tại hồ Nyos bằng cách hút nước từ đáy hồ qua một đường ống lên bề mặt, nơi khí carbon dioxide được thải ra an toàn vào không khí. Những nỗ lực tương tự cũng đang được thực hiện tại hồ Kivu.

BIẾN 'HỒ CHẾT NGƯỜI' THÀNH MỎ NĂNG LƯỢNG KHỔNG LỒ

Khi nồng độ khí tăng ở độ sâu của Hồ Kivu, nguy cơ cũng tăng lên.

Alfred Wüest, nhà vật lý thủy sinh học tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ và các nhà nghiên cứu đã phát hiện rằng từ năm 1974 đến năm 2004, nồng độ carbon dioxide tăng 10%, nhưng tăng mạnh hơn là nồng độ mêtan, tăng 15 đến 20% trong cùng khoảng thời gian.

Tuy nhiên, có thể có cách biến mối nguy hiểm tại Hồ Kivu thành một cơ hội. Cùng một loại khí đốt - có thể gây ra một thảm họa thiên nhiên chết người - cũng có tiềm năng để cung cấp năng lượng tái tạo cho khu vực.

Với chính phủ Rwanda, vùng nước giàu mêtan không chỉ là mối đe dọa mà còn là một cơ hội. Quốc gia này, giống như nhiều nước châu Phi khác, đang gặp khó khăn về nguồn điện để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của dân số. Khai thác ước tính 60 tỷ mét khối khí mêtan từ độ sâu của Hồ Kivu có thể cung cấp năng lượng cho đất nước trong 400 năm với tốc độ tiêu thụ hiện tại - một triển vọng có thể thay đổi đất nước này với ít lựa chọn thay thế cho việc nhập khẩu nhiên liệu diesel đắt đỏ.

Năm 2008, Rwanda bắt đầu thử nghiệm lấy khí mêtan từ Hồ Kivu để sản xuất khí đốt tự nhiên. Và vào năm 2019, Rwanda đã ký hợp đồng xuất khẩu khí mêtan đóng chai.

Dự án KivuWatt, được khởi động vào ngày 31 tháng 12 năm 2015, đã vượt quá dự đoán ban đầu, tạo ra năng lượng hơn 25 megawatt từ ngày đầu tiên của hoạt động.

Nhà máy điện KivuWatt mới - khai thác khí mêtan từ độ sâu của Hồ Kivu - được xây dựng bởi công ty năng lượng ContourGlobal của Mỹ.

Clare Akamanzi, Giám đốc điều hành của Ban phát triển Rwanda, đã nói với Reuters vào năm 2019 rằng sử dụng khí mêtan đóng chai sẽ giảm sự phụ thuộc của địa phương vào gỗ và than củi, những loại nhiên liệu mà hầu hết các hộ gia đình và nhà máy chế biến trà sử dụng ở quốc gia Đông Phi có hàng chục triệu dân.

Khí mêtan được chiết xuất để sử dụng làm nhiên liệu, trong khi khí CO2 được đưa xuống đáy hồ. Sergei Katsev nói: “Họ thu gom khí này, vận chuyển qua đường ống ở bờ và đốt nó như bạn đốt nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện”.

Việc thu hoạch này có thể giúp giảm thiểu rủi ro do khí tích tụ trong hồ, mặc dù không thể loại bỏ nó hoàn toàn. Tuy nhiên, đối với một cái hồ chứa nhiều nguy cơ bên dưới, bất kỳ nỗ lực nào cũng có ý nghĩa và được đánh giá cao.

Khi KivuWatt đạt công suất 100 megawatt, điều này tạo ra sự khác biệt đáng kể cho Rwanda, một quốc gia đang phát triển với mục tiêu tiếp cận điện năng cho toàn dân.

Bài viết tham khảo từ các nguồn: Time, Reuters, KM