Gần 50 năm trước, một con tàu của chính phủ Mỹ thăm dò khoáng sản và dầu khí đã khoan xuống đáy biển để tìm kiếm — và bất ngờ phát hiện những giọt nước ngọt giữa lòng đại dương mặn chát.

Mùa hè này, một chuyến thám hiểm khoa học toàn cầu lần đầu tiên đã nối tiếp phát hiện đó. Khi khoan sâu bên dưới lớp nước mặn ngoài khơi Cape Cod, Chuyến thám hiểm 501 đã thu thập hàng nghìn mẫu nước từ một tầng chứa khổng lồ, được cho là trải dài từ New Jersey đến tận Maine.

Đây chỉ là một trong nhiều “kho nước ngọt bí mật” tồn tại bên dưới vùng nước mặn nông trên khắp thế giới, có thể một ngày nào đó được khai thác để giải cơn khát ngày càng gay gắt của nhân loại, theo Brandon Dugan, đồng trưởng nhóm khoa học của chuyến thám hiểm.

“Chúng ta cần tận dụng mọi khả năng để tìm thêm nguồn nước cho xã hội,” Dugan, nhà địa vật lý kiêm thủy văn tại Trường Mỏ Colorado, nói với AP khi phóng viên theo chân ông 12 giờ trên giàn khoan. Nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm ở “một trong những nơi cuối cùng trên Trái đất mà bạn có thể nghĩ tới khi nói về nước ngọt.”

Họ đã tìm thấy, và sẽ phân tích gần 50.000 lít nước trong các phòng thí nghiệm toàn cầu trong những tháng tới, để giải mã nguồn gốc của nó — là từ băng tan, từ các hệ thống nước ngầm nối liền đất liền, hay sự kết hợp của cả hai.

Tiềm năng rất lớn, nhưng thách thức cũng không nhỏ: làm sao đưa nước lên bờ, ai sở hữu, ai được dùng, và khai thác thế nào để không gây hại đến tự nhiên. Nếu khả thi, có thể mất nhiều năm trước khi nguồn nước này được đưa vào sử dụng rộng rãi.

Cơn khát toàn cầu và cảnh báo của “Thủy thủ già”

Vì sao phải thực hiện nỗ lực này? Liên Hiệp Quốc dự báo chỉ trong 5 năm nữa, nhu cầu nước ngọt toàn cầu sẽ vượt nguồn cung 40%. Nước biển dâng do khí hậu ấm lên đang làm ô nhiễm nguồn nước ven biển, trong khi các trung tâm dữ liệu phục vụ AI và điện toán đám mây tiêu thụ nước với tốc độ khổng lồ.

Lời than thở của “Thủy thủ già” trong thi ca — “Nước, nước ở khắp nơi, nhưng chẳng một giọt để uống” — nay trở thành cảnh báo cho cả cư dân đất liền lẫn thủy thủ giữa biển mặn.

Tại Virginia, riêng các trung tâm dữ liệu đã dùng đến 1/4 tổng điện năng sản xuất trong bang, dự kiến tăng gần như gấp đôi trong 5 năm tới. Một trung tâm dữ liệu cỡ vừa có thể tiêu thụ lượng nước tương đương 1.000 hộ gia đình. Các bang quanh Ngũ Đại Hồ cũng đã gặp tình trạng thiếu hụt nước ngầm.

Năm 2018, Cape Town (Nam Phi) suýt cạn kiệt nguồn nước ngọt cho gần 5 triệu dân sau ba năm hạn hán khốc liệt. Nam Phi cũng được cho là có “kho báu nước ngầm” dưới biển, và nhiều bằng chứng cho thấy các châu lục khác cũng tương tự.

Canada (đảo Prince Edward), Hawaii và Jakarta (Indonesia) là những nơi mà nguồn nước ngọt căng thẳng đang song hành với khả năng tồn tại tầng chứa nước ngầm dưới biển.

Chuyến thám hiểm 501 – bước ngoặt khoa học

Với chi phí 25 triệu USD, được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ và Liên minh Nghiên cứu Khoan Đại dương Châu Âu, cùng sự tham gia của hơn chục quốc gia, Chuyến thám hiểm 501 được tiến hành trước khi chính quyền Trump cắt giảm ngân sách.

Các nhà khoa học tin rằng tầng chứa này có thể đủ để cung cấp nước cho một thành phố cỡ New York trong 800 năm. Họ phát hiện nước ngọt hoặc gần ngọt ở cả độ sâu nông và sâu hơn so với dự kiến, cho thấy trữ lượng còn lớn hơn tưởng tượng.

Con tàu Liftboat Robert, vốn thường phục vụ khai thác dầu khí và điện gió ngoài khơi, nay trở thành “giàn khoan tìm nước.” Nó khoan sâu xuống đáy biển tới gần 400 mét — lần đầu tiên trên thế giới có một dự án khoa học khoan có hệ thống dưới đáy biển để tìm nước ngọt.

Chuyến đi khám phá này nối tiếp một nghiên cứu năm 2015 của Viện Hải dương học Woods Hole và Đài quan sát Lamont-Doherty (ĐH Columbia), sử dụng công nghệ điện từ để vẽ bản đồ tầng chứa dưới biển và ước tính độ mặn của nó.

Trước đó, năm 1976, hai sự kiện đã làm dấy lên sự tò mò: một giếng thử trên đảo Nantucket khoan được nước ngọt ở độ sâu bất thường, và một chuyến thám hiểm 60 ngày trên tàu Glomar Conception đã khoan lõi địa chất ngoài khơi để tìm tài nguyên dưới đáy biển, trong đó có methane.

Họ đã tìm thấy một lượng đáng kinh ngạc nước ngọt hoặc nước gần như là ngọt ở từng giếng khoan, mở đường cho các nhà thám hiểm nước sau nửa thế kỷ.

Khoảnh khắc “Eureka” đến sớm

Ngay sau khi tàu Robert đến vị trí khoan đầu tiên trong ba điểm vào ngày 19/5, các mẫu nước lấy từ dưới đáy biển cho thấy độ mặn chỉ 4 phần nghìn. Con số này thấp hơn nhiều so với mức trung bình 35 phần nghìn của đại dương nhưng vẫn chưa đủ để đạt tiêu chuẩn nước ngọt của Mỹ (<1 phần nghìn).

“4 phần nghìn là khoảnh khắc Eureka,” Brandon Dugan nói, vì phát hiện này gợi ý nước từng hoặc vẫn liên kết với một hệ thống nước ngọt từ đất liền.

Khi tàu Robert di chuyển từ điểm khoan này sang điểm khoan khác cách bờ 30–50 km, quá trình khoan vào lớp trầm tích dưới biển đã thu được các mẫu nước có độ mặn xuống tới 1 phần nghìn, thậm chí thấp hơn. Đây là mức độ nước giống như nhiều hồ và sông ngọt trên đất liền — nước về lý thuyết có thể uống được, nhưng chưa ai uống.

Chưa nên uống ngay

Trong những tháng tới, các nhà khoa học sẽ phân tích nhiều đặc tính của nước, bao gồm vi sinh vật sống trong độ sâu, nguồn dinh dưỡng của chúng, năng lượng và các chất thải tiềm tàng; nói cách khác, xác định xem nước có an toàn để sử dụng hay không.

“Đây là môi trường hoàn toàn mới, chưa từng được nghiên cứu trước đây,” Jocelyne DiRuggiero, nhà sinh vật học tại Đại học Johns Hopkins ở Baltimore, cho biết. “Nước có thể chứa khoáng chất có hại cho sức khỏe con người vì đã thấm qua nhiều lớp trầm tích. Tuy nhiên, quá trình tương tự tạo ra các tầng chứa nước ngầm trên đất liền mà chúng ta sử dụng cho nước sinh hoạt, và những tầng đó thường có chất lượng rất cao.”

Bằng việc giải trình tự DNA từ các mẫu, các nhà nghiên cứu có thể xác định vi sinh vật có trong đó và “tìm hiểu cách chúng sinh sống.”

Xác định tuổi nước là then chốt

Các kỹ thuật cũng sẽ được dùng để xác định liệu nước có phải là từ băng tan hàng ngàn năm trước hay vẫn đang được bổ sung từ đất liền qua các cấu trúc địa chất phức tạp. Việc xác định tuổi nước sẽ quyết định liệu đây có phải tài nguyên có thể tái tạo và sử dụng một cách bền vững hay không. Nước cổ xưa là hữu hạn, trong khi nước trẻ hơn sẽ cho thấy tầng chứa nước này vẫn được nạp lại rừ nguồn đất liền.

“Trẻ hơn nghĩa là từng là giọt mưa 100 hay 200 năm trước. Nếu trẻ, điều đó nghĩa là nó đang được bổ sung,” Dugan nói.

Những câu hỏi này phục vụ cho khoa học cơ bản. Với xã hội, sẽ nảy sinh nhiều câu hỏi phức tạp nếu khoa học cơ bản xác nhận điều kiện cần thiết để khai thác nước. Ai sẽ quản lý nó? Có thể khai thác mà không làm ô nhiễm nguồn nước từ biển bên trên không? Liệu chi phí có rẻ hơn hoặc thân thiện môi trường hơn các nhà máy khử mặn hiện nay không?

Dugan nói nếu chính phủ quyết định khai thác, cộng đồng địa phương có thể sử dụng tầng chứa nước khi cần, như trong hạn hán hoặc khi bão lớn làm ngập các nguồn nước ngọt ven biển. Ý tưởng sử dụng nguồn nước cổ chôn sâu này còn quá mới mẻ, và hầu hết các nhà hoạch định chính sách và nhà bảo tồn chưa từng để ý tới.

Cảnh báo và thận trọng

Rob Evans, nhà địa vật lý Woods Hole, nhấn mạnh: khai thác tầng chứa nước dưới biển có thể làm giảm nguồn nước trên bờ, và nước ngầm bên dưới biển thấm ra đáy biển có thể cung cấp dưỡng chất quan trọng cho hệ sinh thái. “Nếu bắt đầu khai thác, chắc chắn sẽ có hậu quả không lường trước,” ông nói. “Cần cân nhắc nhiều trước khi khoan và khai thác.”

Hành trình gian nan

Đối với hầu hết thành viên dự án, việc đến và đi từ Liftboat Robert mất hơn 7 giờ từ Fall River, Massachusetts, trên tàu tiếp tế đi lại khoảng 10 ngày một lần để bổ sung vật tư và thay người. Trên giàn, tiếng ồn của ống khoan, máy móc, bùn hòa lẫn với công việc yên tĩnh, sạch sẽ của các nhà khoa học trong các phòng thí nghiệm di động.

Tại đây, các mẫu được xử lý theo nhu cầu của các nhà địa chất, hóa địa chất, thủy văn, vi sinh, trầm tích học và nhiều chuyên ngành khác. Bùn được đưa qua ống nhựa trong, cắt thành đĩa, rồi máy ép lấy nước. Một số mẫu được niêm phong để nghiên cứu khí cổ trong nước; số khác được đông lạnh, lọc hoặc giữ nguyên, tùy mục đích.

Sau sáu tháng phân tích, các nhóm khoa học sẽ gặp nhau ở Đức trong một tháng hợp tác nghiên cứu, nơi họ dự kiến xác định tuổi và nguồn gốc nước.

Ngày 31/7, Liftboat Robert rút chân khỏi khu vực nước ngầm, kết thúc nhiệm vụ, gợi nhớ một đoạn thơ trong The Rime of the Ancient Mariner của Samuel Taylor Coleridge: “Tôi sẵn sàng tin rằng trong vũ trụ có nhiều những thứ vô hình hơn là những thứ hữu hình.”

Các nhà nghiên cứu thuộc Chuyến thám hiểm 501, trong đó có Brandon Dugan, đồng trưởng nhóm khoa học của Chuyến thám hiểm 501, mang các lõi khoan đến kho lạnh trên giàn Liftboat Robert ở Bắc Đại Tây Dương, ngày 20/7/2025. Ảnh AP

Các thành viên Chuyến thám hiểm 501 từ giàn Liftboat Robert nhìn về phía tàu Gaspee, một tàu chở thủy thủ, đang tiến lại gần, ngày 19/7/2025. Ảnh AP

Các thành viên Chuyến thám hiểm 501 trong giỏ Billy Pugh được hạ từ giàn Liftboat Robert xuống tàu Gaspee, một tàu chở thủy thủ, ở Bắc Đại Tây Dương, ngày 19/7/2025. Ảnh: AP