Đá lấy từ đáy biển sâu 3.300m bất ngờ bốc cháy ở phòng thí nghiệm

Các mẫu đá được thu thập trong chuyến khảo sát năm 2022 tại vùng trũng Escanaba, ngoài khơi phía bắc California. 

Nhóm nghiên cứu mang về 57 mẫu từ bốn khu vực để tìm hiểu khoáng sản dưới đáy biển. Nhưng trong lúc đông khô và nghiền mẫu tại phòng thí nghiệm, hai mẫu tự cháy và bị oxy hóa hoàn toàn.

Vì sao đá có thể tự cháy? Nhóm nghiên cứu do Cơ quan Khảo sát địa chất Mỹ (USGS) dẫn đầu đã tìm lời giải bằng cách đối chiếu các mẫu cháy với những mẫu không cháy lấy từ cùng khu vực. Kết quả được công bố trên tạp chí Scientific Reports.

• 

  NASA bắn laser vào đá sao Hỏa, bất ngờ 'thấy' ruby và sapphireĐỌC NGAY

Nơi lấy mẫu nằm ở độ sâu khoảng 3.300m. Trong chuyến khảo sát kéo dài ba tuần vào tháng 5 và 6-2022, các nhà khoa học dùng thiết bị lặn điều khiển từ xa Jason để thu thập đá, trầm tích và sinh vật.

Dưới đáy biển tại đây có những dòng nước nóng mang theo đồng, kẽm, sắt và các nguyên tố khác. 

Khi nước nóng thoát ra, gặp nước biển lạnh, các chất này lắng đọng thành khoáng vật. Quá trình ấy tạo nên những mỏ chứa kim loại mà các nhà khoa học đang nghiên cứu để đánh giá khả năng khai thác trong tương lai.

Điểm khác biệt nằm trong thành phần của hai mẫu đá tự cháy. Chúng chứa chủ yếu marcasite, một khoáng vật gồm sắt và lưu huỳnh, với các tinh thể rất nhỏ, ở kích thước nano.

Marcasite trong các mẫu này hình thành khi một khoáng vật có trước bị biến đổi. Dù vẫn giữ hình dạng phiến của khoáng vật ban đầu, vật liệu mới lại kém ổn định hơn.

Để hiểu điều gì đã xảy ra, nhóm tác giả kiểm tra thành phần các mẫu đá, theo dõi cách chúng phản ứng khi nhiệt độ tăng và tính toán lượng nhiệt sinh ra trong phản ứng oxy hóa.

Kết quả cho thấy khi các khoáng vật chứa kim loại và lưu huỳnh phản ứng với oxy, chúng có thể giải phóng nhiệt. 

Trong điều kiện thích hợp, nhiệt đó khiến vật liệu tiếp tục nóng lên, cuối cùng dẫn tới tự cháy. Đặc điểm của marcasite trong hai mẫu đá đã tạo điều kiện cho quá trình này xảy ra.

Hiện tượng được ghi nhận lúc xử lý mẫu trong phòng thí nghiệm. Nghiên cứu không cho thấy đá vừa được kéo khỏi mặt nước đã lập tức bốc cháy.

Dù vậy, phát hiện khiến nhóm tác giả lưu ý đến nguy cơ cháy nếu những mỏ tương tự được khai thác. Khi đưa lên mặt biển, đá sẽ tiếp xúc với không khí, chịu thay đổi về nhiệt độ, áp suất và độ ẩm. Những thay đổi ấy có thể ảnh hưởng đến phản ứng của khoáng vật và lượng nhiệt sinh ra.

Theo USGS, cần kiểm tra nguy cơ tự nóng lên, tự cháy của từng mỏ, bởi các biện pháp an toàn dùng cho quặng trên đất liền có thể chưa áp dụng trực tiếp được cho đá dưới biển sâu. Hai mẫu đá ở Escanaba cũng chưa đủ để kết luận mọi mỏ khoáng sản tương tự dưới đại dương đều có thể tự cháy.

Các nhà khoa học đề xuất xây một cơ sở an toàn sinh học trên Mặt trăng để kiểm tra, cách ly mẫu đất đá từ sao Hỏa và các thiên thể khác trước khi đưa chúng về Trái đất, giảm nguy cơ phát tán sinh vật chưa từng biết.