Các nhà nghiên cứu ở Australia và Nhật Bản vừa giới thiệu hình ảnh quan sát tốt nhất từ trước đến nay của chúng ta về một dòng chảy siêu nhanh của nước được biết xuất hiện từ ở sâu bên dưới Nam Cực. Dòng chảy này, gọi là Nước Đáy Nam Cực, đổ vào dòng tuần hoàn đại dương toàn cầu, là nguyên nhân phân bố lại nhiệt và muối trên khắp các đại dương của thế giới.
Các nhà đại dương học đều biết rằng những lượng lớn nước gần như đông đặc, với nhiệt độ khoảng – 1,9o C, chìm xuống tại bốn địa điểm chính trên biển chứa của nó bao quanh Nam Cực. Khi phần nước đặc này lao xuống sâu, chúng thu thêm xung lượng, chuyển động nhanh hơn phần nước nhẹ hơn, trước khi ngoặc hướng bắc theo độ dốc của lục địa. Dòng chảy tiếp tục theo thềm của Nam Băng Dương, đi theo vô số kênh riêng của nó cho đến cuối cùng nó đi tới những lòng chão đại dương kế tiếp.
Ảnh ba chiều của những dòng chảy sâu trên Thềm Nam cực Australia. (Ảnh: CSIRO)
Tuy nhiên, người ta biết rất ít về dòng chảy của Nước Đáy Nam Cực này. Chẳng hạn, các nhà nghiên cứu ít biết về những lượng nước có liên quan trong quá trình này và tốc độ mà chúng di chuyển. Đây thuộc loại những chi tiết mà Yasushi Fukamachi tại trường đại học Hokkaido, cùng với các đồng nghiệp ở Australia, thu nhặt được trong nghiên cứu mới nhất này. Họ đã triển khai một số trạm neo, được trang bị thiết bị nhạy, để theo dõi dòng chảy Nước Đáy Nam Cực trên thềm biển của nó xung quanh Nam Cực.
Dòng chảy hẹp và mạnh
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra một dòng chảy hẹp và mạnh về hướng bắc kéo dài qua cột nước ở phía đông Bán đảo Kerguelen – một cấu trúc núi lửa dưới nước cách tây nam Australia 3000 km. Các máy đo dòng chảy cũng cho biết khối nước đang chảy ở tốc độ hơn 20 cm/s ở độ sâu dưới 3000 m, tốc độ cao nhất từ trước đến nay đối với độ sâu này của nước.
Fukamachi cho biết ông thật bất ngờ trước “lượng khổng lồ” của Nước Đáy Nam Cực mang bởi những dòng chảy sâu. Thật vậy, các nhà nghiên cứu tường thuật một dòng chảy hướng-xích đạo trung bình của nước lạnh hơn 0oC vượt quá 12 triệu mét khối mỗi giây, chỉ được bù lại phần nào bởi dòng chảy hướng về địa cực. “Phép đo của chúng ta không phải là cái đầu tiên đo dòng chảy và tốc độ của Nước Đáy Nam Cực. Tuy nhiên, chúng tôi tin rằng phép đo của chúng ta là phép đo tập trung, có cấp độ tinh vi nhất từ trước đến nay”, ông nói.
Kết quả trên làm sáng tỏ thêm về nguồn gốc của Nước Đáy Nam Cực, nhưng cần có thểm nghiên cứu nữa để theo dõi trọn vẹn chu trình của dòng chảy này. “Chúng ta cần thực hiện phép đo thả neo trong những vùng xuôi dòng của bán đảo Kerguelen để đánh giá số phận của dòng chảy sâu đổ về hướng đông”, Fukamachi nói.
Duy trì khí hậu êm dịu
Việc nghiên cứu Nước Đáy Nam Cực có thể cho các nhà đại dương học một bức tranh rõ ràng hơn về sự tuần hoàn nước sâu trên bán cầu nam. Quá trình này, giống như vòng tuần Bắc Đại Tây Dương ở bán cầu bắc, phân bố lại nhiệt và muối để duy trì khí hậu toàn cầu tương đối êm dịu. Nó cũng cung cấp oxygen cho đại dương sâu thẳm.
 |
| Một bản đồ thể hiện nhiệt độ gần đáy tại độ sâu đại dương hơn 4000 m. Các mũi tên màu hồng và xanh lục tương ứng chỉ đường đi của Nước Đáy Nam Cực và Nước Đáy Bắc Đại Tây Dương. Kí hiệu dấu chéo nằm trong vòng tròn khoanh lại chỉ vùng hình thành chính của Nước Đáy Nam Cực. Màu nâu và màu cam chỉ những địa điểm thuộc Bán đảo Kerguelen và quan sát của đội khoa học. Bạn có thể thấy phần nước đáy lạnh lẽo đang phát sinh từ Biển Nam cực đổ vào đại dương toàn cầu. (Ảnh: Gordon, A.L., K.K. Turekian, S.A. Thorpe) |
Fukamachi cảnh báo rằng các sông băng đang tan chảy, một hệ quả của nước biển dâng và nhiệt độ không khí, có thể làm gián đoạn vòng tuần hoàn này. Ông giải thích, “Phần nước bề mặt tinh khiết hơn thu được làm yếu đi sự chìm xuống của nước đặc xung quanh Nam Cực và do đó làm yếu đi sự tuôn chảy của Nước Đáy Nam Cực. Mặc dù chúng tôi không có dữ liệu quan sát cho thấy sự tuôn chảy yếu đi của Nước Đáy Nam Cực, nhưng các quan sát từ trên tàu biển thực hiện trong hành trình thả neo của chúng tôi cho thấy sự giảm nhanh của độ mặn của Nước Đáy Nam Cực trong suốt Thềm Nam Cực Australia”.
James McWilliams, một nhà khoa học khí quyển và đại dương tại trường đại học California, Los Angeles, tán thành rằng Nước Đáy Nam Cực có thể bị tổn hại bởi những dbo trong hệ khí hậu toàn cầu. “Sự biến đổi toàn cầu đang làm ấm lên và làm mới lượng nước mặt ở những vùng dưới địa cực, do đó làm yếu quá trình nó chìm xuống các vực biển”, ông nói. “Kiểu nước chìm xuống thật ra thay đổi như thế nào, và kết quả là khí hậu toàn cầu sẽ biến đổi ra sau, là những vấn đề khó nuốt đối với việc lập mô phỏng để ước định”.
Nghiên cứu này công bố trên tờ Nature Geoscience.
James Dacey (physicsworld.com)
