44 năm sau một cuộc thử khai thác biển sâu, đáy Thái Bình Dương vẫn thiếu thức ăn

Những rãnh do một cỗ máy khai thác nốt sần cày xuống đáy Thái Bình Dương hơn bốn thập kỷ trước vẫn chứa ít thức ăn hơn vùng đáy biển quanh đó. Trầm tích trong các rãnh có ít chất hữu cơ hơn, và chất hữu cơ chất lượng kém hơn, so với nền đáy không bị xáo trộn cách đó vài mét; và nơi nguồn thức ăn mỏng nhất thì cũng ít động vật sinh sống hơn.

Điều này quan trọng bởi chính vùng biển đó, Khu Clarion-Clipperton, nằm giữa Hawaii và Mexico, là nơi các công ty khai khoáng muốn bắt đầu thu gom nốt sần giàu kim loại ở quy mô công nghiệp. Phần lớn hiểu biết của giới khoa học về cách vực thẳm phục hồi đến từ những thí nghiệm ngắn ngày. Thí nghiệm này đã diễn ra ngoài ý muốn suốt bốn mươi bốn năm, và nguồn thức ăn mà mọi sinh vật dưới đó phụ thuộc vẫn chưa trở lại.

Nghiên cứu do nhà sinh vật biển Rachel Jeffreys thuộc Đại học Liverpool chủ trì, công bố trên tạp chí Elementa: Science of the Anthropocene, đã khảo sát địa điểm một chuyến khai thác thử do Công ty Ocean Minerals Company (OMCO) thực hiện. “Đáng kinh ngạc là chúng tôi vẫn có thể phát hiện những tác động của một thử nghiệm khai thác sau 44 năm,” Jeffreys nói.

Trên các đồng bằng vực thẳm, nằm ở độ sâu từ 3.000 đến 6.000 mét, thức ăn đến dưới dạng một lớp bụi hạt chậm rãi lắng xuống từ mặt nước có ánh sáng: sinh vật phù du chết, phân viên, những mảnh vụn của mọi thứ từng sống ở độ cao hàng cây số phía trên. Bài báo gọi lượng vật chất hữu cơ dạng hạt này là nguồn thức ăn chính của động vật đáy biển và là yếu tố then chốt quyết định số loài sống ở đó.

Một cỗ máy khai thác trên con tàu gián điệp

Cuộc thử nghiệm diễn ra năm 1979. Tàu Hughes Glomar Explorer, vốn được đóng cho nỗ lực bí mật của CIA nhằm trục vớt một tàu ngầm Liên Xô bị chìm, đã hạ một máy thu gom tự hành xuống đáy biển bằng một ống dẫn bằng thép ghép từ các đoạn ống dài 18 mét. Cỗ máy rộng 9 mét, dài 14 mét, cao 4,5 mét, nặng khoảng 100 tấn, và di chuyển trên lớp bùn bằng trục vít Archimedes ở độ sâu khoảng 4.700 mét.

Nhiệm vụ của nó là xúc lên các nốt sần đa kim, những cục khoáng vật to cỡ củ khoai tây lớn dần trên đáy biển qua hàng triệu năm. Chúng chứa các kim loại dùng cho pin sạc, màn hình cảm ứng và các thiết bị điện tử khác, đó là lý do Khu Clarion-Clipperton, nơi rải đầy chúng, thu hút nhiều quan tâm thương mại đến vậy.

Khi chiếc máy thu gom rời đi, nó để lại hai rãnh sâu do hệ thống đẩy và một dải đáy biển bị bóc trụi ở giữa. Một nghiên cứu về chính địa điểm này công bố trên Nature năm 2025 cho thấy các rãnh, sâu 0,2 đến 0,8 mét và rộng 1 đến 3 mét, trông gần như y hệt trong những bức ảnh chụp ngay sau cuộc thử nghiệm.

Họ đã làm thế nào

Phần khảo sát thực địa thuộc dự án SMARTEX (Seabed Mining and Resilience To EXperimental Impact, Khai thác đáy biển và sức chống chịu trước tác động thực nghiệm), một dự án do Vương quốc Anh tài trợ, đứng đầu là Daniel Jones thuộc Trung tâm Hải dương học Quốc gia và Adrian Glover thuộc Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên London. Năm 2023, nhóm dành một tháng trên tàu nghiên cứu RRS James Cook ngay trên địa điểm thử nghiệm cũ, dùng phương tiện vận hành từ xa để khảo sát các rãnh và lấy mẫu trầm tích ở độ sâu khoảng 4.800 mét.

Họ lấy mẫu ở ba loại nền đáy: chính các rãnh do máy thu gom tạo ra, vùng chùm bùn bên cạnh nơi trầm tích bị khuấy lên đã lắng trở lại, và một địa điểm đối chứng chưa từng bị tác động. Trong nghiên cứu Nature đồng hành, các mẫu ở vùng chùm bùn được lấy cách rãnh khoảng 10 mét và vùng đối chứng cách khoảng 2 kilômét.

Với mỗi mẫu lõi, nhóm đo lượng thức ăn trong trầm tích và chất lượng của nó. Tổng carbon hữu cơ và nitơ cho biết số lượng. Đồng vị bền của carbon và nitơ, những dấu vân tay hóa học về nguồn gốc vật chất và mức độ phân hủy của nó, nói lên chất lượng. Các dấu chỉ sinh học lipid, tức chất béo trong trầm tích, gồm cả axit béo omega-3 mà động vật biển sâu cần để lớn lên và sinh sản, cũng cho biết điều đó. Nhóm nghiên cứu còn đo kích thước hạt trầm tích và đối chiếu tất cả với số lượng động vật đếm được từ ảnh tĩnh và video của cùng vùng nền đáy.

Chỉ đếm động vật thì sẽ thấy có thứ gì đó đang thiếu. Đo lượng thức ăn thì cho thấy một lý do khả dĩ cho việc đó.

Những gì các rãnh đang thiếu

Bên trong các rãnh do máy thu gom tạo ra, cả số lượng lẫn chất lượng chất hữu cơ đều thấp hơn vùng xung quanh, và còn chênh lệch thất thường hơn giữa mẫu này với mẫu khác. Kích thước hạt trong rãnh cũng khác với bên ngoài, và quy luật phân bố chất hữu cơ đi theo những khác biệt đó. Cỗ máy đã làm thay đổi chính lớp trầm tích, và lớp trầm tích bị biến đổi ấy chứa một khẩu phần ăn nghèo nàn hơn.

Động vật đi theo thức ăn. Mật độ trùng lỗ (foraminifera, sinh vật đơn bào có vỏ), xenophyophore (sinh vật đơn bào khổng lồ, có thể lớn hơn đồng xu) và động vật cỡ lớn, tức những con đủ lớn để nhìn thấy trong ảnh, đều cao hơn ở địa điểm đối chứng và ở vùng chùm bùn, nơi chất lượng chất hữu cơ cao nhất. Vùng chùm bùn, nơi chỉ bị phủ một lớp trầm tích lắng lại, trông rất giống nền đáy nguyên vẹn. Thiệt hại tập trung đúng nơi cỗ máy thu gom thực sự đi qua.

“Những thay đổi về số lượng và chất lượng chất hữu cơ có thể ảnh hưởng đến nguồn thức ăn sẵn có cho các sinh vật sống trên đáy biển, và đến lượt nó, ảnh hưởng đến cách hệ sinh thái phục hồi sau xáo trộn,” Jeffreys nói.

Vì sao bốn mươi bốn năm chưa là dài ở dưới đó

Vực thẳm chạy theo một đồng hồ khác. Theo nghiên cứu trên Nature về địa điểm này, quá trình lắng đọng tự nhiên ở Khu Clarion-Clipperton chỉ bồi thêm 1,5 đến 11 milimét vật chất mới mỗi nghìn năm. Với tốc độ nhanh nhất trong số đó, bốn mươi bốn năm chỉ lắng được khoảng nửa milimét, quá ít để lấp một vết sẹo hay thay thế lớp trầm tích mà một cỗ máy khai thác đã xáo trộn.

Bài báo Nature năm 2025 do Jones chủ trì đã ghi nhận một số dấu hiệu phục hồi trong các rãnh. Giun, giáp xác và thân mềm sống trong trầm tích đã trở lại với mật độ thấp hơn một chút nhưng nhìn chung tương đương; hải sâm di động tụ tập trong các rãnh; và những xenophyophore mới có đường kính hơn 50 milimét đã định cư với mật độ lên tới khoảng tám cá thể mỗi mét vuông. Nhưng những động vật sống cố định một chỗ, như bọt biển, vẫn khan hiếm ở vùng nền đáy bị xáo trộn. Bài báo mới trên Elementa bổ sung lớp thông tin nằm dưới những con số đó: nguồn thức ăn trong các rãnh vẫn cạn kiệt, và số lượng động vật bám theo đúng như vậy.

Những gì nghiên cứu chưa giải quyết

Thử nghiệm OMCO có quy mô nhỏ. Nó chỉ xáo trộn vài rãnh hẹp, trong khi một hoạt động thương mại sẽ càn quét những vùng rộng lớn hơn nhiều trong nhiều năm liền. Các tác giả nghiên cứu trên Nature lưu ý rằng một số đặc điểm trong thiết kế máy thu gom hiện đại có thể gây ít thiệt hại vật lý hơn cỗ máy năm 1979, nên quy mô và hình thái của những tác động trong tương lai không phải là phép nhân đơn giản từ trường hợp này.

Nghiên cứu cũng chỉ dựa trên một địa điểm duy nhất. Jeffreys cho rằng cần thêm nhiều công trình để hiểu chất hữu cơ biến đổi ra sao trên toàn Khu Clarion-Clipperton rộng lớn, nơi trải trên hàng triệu kilômét vuông với độ sâu, trầm tích và nguồn thức ăn khác nhau.

Mối liên hệ giữa thức ăn và động vật là một tương quan. Mật độ động vật tăng giảm theo chất lượng chất hữu cơ trên cả ba loại nền đáy, điều này khớp với ý tưởng rằng một khẩu phần ăn nghèo hơn giữ quần thể ở mức thấp, nhưng nghiên cứu không kiểm chứng trực tiếp nguyên nhân đó. Việc mất đi chính các nốt sần, thứ nhiều loài động vật dùng làm bề mặt cứng để sống, cũng tác động lên cùng vùng nền đáy ấy.

Những câu hỏi thường gặp về khai thác biển sâu và sự phục hồi đáy biển

Khu Clarion-Clipperton là gì?

Đó là một đồng bằng vực thẳm rộng lớn ở phía đông và trung tâm Thái Bình Dương, nằm giữa Hawaii và Mexico, phần lớn sâu bốn đến sáu kilômét. Đáy của nó phủ đầy nốt sần đa kim, những cục khoáng vật to cỡ củ khoai tây giàu kim loại dùng cho pin, khiến nơi đây thành mục tiêu chính của các đề xuất khai thác biển sâu.

Đáy biển mất bao lâu để phục hồi sau khai thác biển sâu?

Chưa ai biết câu trả lời đầy đủ, nhưng địa điểm thử nghiệm OMCO cho thấy một số thiệt hại kéo dài ít nhất hàng thập kỷ. Bốn mươi bốn năm sau một lần thử nghiệm duy nhất, các rãnh trông gần như không đổi, động vật sống cố định vẫn khan hiếm và trầm tích vẫn chứa ít thức ăn hơn nền đáy xung quanh.

Vì sao chất hữu cơ lại quan trọng ở đáy biển sâu?

Gần như không có ánh sáng nào đến được vực thẳm, nên động vật ở đó phụ thuộc vào các hạt hữu cơ lắng xuống từ mặt nước. Số lượng và chất lượng của vật chất đó, gồm cả các dưỡng chất như axit béo omega-3, quyết định đáy biển có thể nuôi được bao nhiêu động vật và loài nào sống ở đó.

Bộ luật vẫn đang được viết

Các nhà nghiên cứu nói kết quả của họ cho thấy cần giám sát dài hạn, và những thay đổi về số lượng và chất lượng chất hữu cơ nên là một phần trong cách đánh giá và quản lý khai thác biển sâu ở Khu Clarion-Clipperton. Vì khu vực này nằm ở vùng biển quốc tế, mọi hoạt động khai thác thương mại ở đó thuộc thẩm quyền của Cơ quan Đáy biển Quốc tế (International Seabed Authority), cơ quan vẫn đang xây dựng khung pháp lý, tài chính và môi trường mà việc khai thác quy mô lớn sẽ cần đến.

“Những phát hiện này đặc biệt quan trọng khi các đề xuất thúc đẩy khai thác biển sâu thương mại tiếp tục giành thêm đà,” Jeffreys nói. Bài báo ra mắt trên Elementa ngày 2 tháng 11 năm 2026, dựa trên các mẫu thu thập đầu năm 2023, và dự án SMARTEX đang tiếp tục công việc về cách các hệ sinh thái vực thẳm phản ứng và phục hồi sau xáo trộn do khai thác.

Tài liệu tham khảo: Jeffreys et al., “Long-term impacts of deep-sea mining on sediment organic matter quantity and quality,” Elementa: Science of the Anthropocene, 2026. DOI: 10.1525/elementa.2025.00106

Thẻ: Clarion-Clipperton Zone, Hughes Glomar Explorer, kết hạch đa kim, khai thác biển sâu, SMARTEX, đại dương