Từ lâu, đảo Hawaii đã là nơi ẩn chứa nhiều điều bí ẩn. Trước đây người ta cho rằng, lượng nước ngọt trong các tầng chứa nước ngầm dường như nhỏ hơn nhiều so với lượng nước mưa đổ xuống.
Nhưng các nhà khoa học vừa tìm ra lý do giải thích cho nguyên nhân này. Nằm sâu dưới lòng đất và chạy dài bên dưới bờ biển của hòn đảo, một lượng lớn nước ngọt đã được vận chuyển từ sườn của núi lửa Hualālai xuống các hồ chứa mới được phát hiện chạy sâu dưới đáy đại dương.
Đó là một khám phá có ý nghĩa đối với các đảo núi lửa trên khắp thế giới. Bởi rõ ràng đây là nguồn tài nguyên tái tạo tiềm năng chưa được khai thác và sẽ là vô giá trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay.
Nhà địa vật lý Eric Attias đến từ Đại học Hawaii chia sẻ: "Phát hiện của chúng tôi cung cấp một sự thay đổi mô hình từ các mô hình khái niệm thủy văn thông thường được sử dụng rộng rãi trong nhiều nghiên cứu, các tổ chức ở Hawaii và các đảo núi lửa khác để tính toán trữ lượng tầng chứa nước trong 30 năm qua".
Attias nói thêm: "Chúng tôi hy vọng rằng khám phá của chúng tôi sẽ nâng cao các mô hình thủy văn trong tương lai và tìm kiếm sự sẵn có của nước ngọt sạch trên các đảo núi lửa".
Phần lớn nước ngọt ở Hawaii được lấy từ các tầng nước ngầm, các lớp đá hoặc trầm tích thấm nước. Khi mưa rơi xuống, nó thấm qua lớp đất mặt và đá núi lửa bên dưới, cuối cùng tích lũy ở các hồ chứa nước sâu.
Nghiên cứu gần đây đã gợi ý rằng lượng nước trong các tầng chứa nước này ít hơn nhiều so với lượng nước có thể lấy. Các nghiên cứu đã phát hiện thấy một lượng lớn nước ngầm giàu chất dinh dưỡng đang bị rò rỉ ra đại dương. Thông qua các phân tích đồng vị cho thấy sự khác biệt rất lớn giữa lượng nước đi vào các tầng chứa nước và lượng nước được giữ lại trong đó.
Để tìm hiểu tận cùng sự khác biệt này, Attias và nhóm của ông đã chuyển sang chụp ảnh điện từ.
Các nhà nghiên cứu đã khai thác các đặc tính dẫn điện của muối và nước ngọt. Nước ngọt hoàn toàn không dẫn điện. Tuy nhiên muối trong nước biển cung cấp nhiều ion âm và dương, giúp vận chuyển các dòng điện hiệu quả hơn nhiều.
Nhóm nghiên cứu sử dụng chiếc thuyền đi dọc theo bờ biển, kéo một hệ thống điện từ đằng sau chúng và truyền một trường điện từ xuống dưới nước, bao phủ chiều dài vùng biển lên tới 40 km và chiều rộng 4 km, tạo ra dấu vết dữ liệu điện chạy liên tục khoảng 200 km dọc theo bờ biển.
Dữ liệu này tiết lộ các vùng có độ dẫn điện cao hơn và thấp hơn dọc theo đường bờ biển Kona, từ đó giúp nhóm nghiên cứu lập bản đồ các dòng chảy của nước ngọt và các hồ chứa liên quan.
Nhà địa vật lý Steven Constable thuộc Viện Hải dương học Scripps, người đã phát triển hệ thống cho biết: "Tôi đã dành toàn bộ sự nghiệp của mình để phát triển các phương pháp điện từ biển như phương pháp được sử dụng ở đây. Thật sự rất vui khi thấy thiết bị được sử dụng cho một ứng dụng có tác động và quan trọng như vậy. Các phương pháp điện từ lâu đã được sử dụng để nghiên cứu nước ngầm trên đất liền và vì vậy việc mở rộng ứng dụng ra ngoài khơi là rất hợp lý".
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng có những con sông nước ngọt ngầm nằm trong các lớp giữa đá bazan núi lửa đã bão hòa với nước mặn. Những con sông này dài khoảng 35 km kéo dài ít nhất 4 km về phía tây của đường bờ biển.
Các nhà nghiên cứu ước tính, hồ chứa này có thể chứa khoảng 3,5 km khối nước ngọt, tương đương khoảng 1,4 triệu bể bơi Olympic và gấp đôi so với ước tính trước đây.
Điều này có thể thay đổi cách các cộng đồng dân cư sinh sống trên các đảo núi lửa như Hawaii đối phó với tình trạng biến đổi khí hậu. Tần suất hạn hán ngày càng tăng có khả năng làm giảm lượng mưa bổ sung cho các tầng chứa nước mặt đất.
Thay đổi cảnh quan quá nhiều cũng có thể có tác động tiêu cực. Cụ thể rừng nhiệt đới giúp hứng nước, dẫn nước dọc theo cây trồng đến một lớp đất giữ nước và lọc xuống đất. Nếu rừng suy thoái, lớp đất này sẽ bị xói mòn và nước chảy ra khắp bề mặt, làm cạn kiệt các tầng chứa nước.
Đó là chưa kể tình trạng đô thị hóa cũng sẽ khiến diện tích hứng nước mưa của các hòn đảo bị giảm đi đáng kể.
Các tầng chứa nước dưới lòng đất cần được quản lý cẩn thận để tránh gây hại cho các hệ sinh thái sống nhờ nó. Hệ sinh thái trên các hòn đảo núi lửa cũng là nguồn tài nguyên chính cung cấp cho các cộng động dân cư sống trên đó, ví dụ như Galapagos, Comoros, Cape Verde và Reunion.
Trên các hòn đảo này đều có các thành phần cấu tạo, địa chất thủy văn tương tự như nhóm Attias đã phát hiện trên đảo Hawaii. Do đó rất có thể các hòn đảo núi lửa kia cũng sẽ có cơ chế vận chuyển và tích trữ nước ngọt tương tự.
Nhóm nghiên cứu chia sẻ: "Cơ chế như vậy có thể cung cấp nguồn nước ngọt tái tạo thay thế cho các đảo núi lửa trên toàn thế giới, nơi chịu nhiều tác động của biến đổi khí hậu và nguy cơ làm giảm nguồn nước. Phát hiện của chúng tôi nhấn mạnh tầm quan trọng của việc công nhận nguồn nước ngầm/nước ngọt nằm ở ngoài khơi trong việc lập mô hình tầng chứa nước trong tương lai và quy hoạch sử dụng tài nguyên nước trên các đảo núi lửa".
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science Advances mới đây.