Xe điều khiển từ xa di chuyển trên một vùng rộng lớn gồm các khối khoáng chất đa kim loại dưới đáy biển sâu. (Nguồn: NOAA)

Từ vàng sa khoáng tới “kho báu” dưới đáy biển

Hàng nghìn năm trước, con người cúi mình bên những dòng suối để đãi từng hạt vàng lấp lánh trong bùn cát. Nước khi ấy chỉ là công cụ giúp tách kim loại quý khỏi đất bùn. Nhưng bước sang thế kỷ XXI, các đại dương không còn đơn thuần là nơi vận chuyển hàng hóa hay nguồn hải sản khổng lồ. Nó bắt đầu được nhìn như “biên giới khai khoáng cuối cùng” trên trái đất của nhân loại - nơi những kho báu kim loại mới đang nằm im dưới đáy biển sâu thăm thẳm.

Ý tưởng rằng đại dương chứa kim loại quý thực ra không mới. Từ thế kỷ XIX, các nhà khoa học đã phát hiện những “cục đá kỳ lạ” nằm dưới đáy biển sâu, chứa hàm lượng cao manganese, nickel, cobalt và copper. Nhưng trong một thời gian dài, công nghệ chưa đủ để con người khai thác chúng ở quy mô công nghiệp.

Năm 1873, trong chuyến thám hiểm HMS Challenger - một trong những hành trình khoa học biển sâu đầu tiên của nhân loại, các nhà nghiên cứu lần đầu tiên ghi nhận sự tồn tại của các “nodule đa kim” (polymetallic nodules) dưới đáy đại dương. Đây là những khối khoáng vật màu đen có kích thước như củ khoai tây, hình thành cực chậm trong hàng triệu năm khi các kim loại kết tụ từng lớp quanh lõi là cát, vỏ sò hoặc những vật thể nhỏ dưới đáy biển.

Trong phần lớn thế kỷ XX, các nodule này vẫn bị xem như một dạng “tò mò địa chất”. Nhưng khi thế giới bước vào kỷ nguyên pin lithium-ion, xe điện và chuyển đổi năng lượng, “những củ khoai tây” nhanh chóng trở thành tâm điểm mới của ngành khai khoáng toàn cầu.

Sự thay đổi này gắn trực tiếp với cuộc chuyển đổi năng lượng toàn cầu. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), nhu cầu đối với các khoáng sản phục vụ công nghệ sạch như nickel, cobalt và lithium có thể tăng mạnh vào năm 2040, trong đó nhu cầu lithium dự báo tăng hơn 40 lần so với giai đoạn đầu thập niên 2020 trong kịch bản phát thải ròng bằng 0. Điều đó khiến các kim loại phục vụ pin xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng trở thành “tài nguyên chiến lược” mới của thế kỷ XXI.

Chính áp lực khổng lồ về nguồn cung ấy là một trong những lý do khiến đáy đại dương bắt đầu được nhìn nhận như “mặt trận khai khoáng mới” của nhân loại.

Theo Cơ quan Quản lý Đáy biển Quốc tế (International Seabed Authority), riêng khu vực Clarion - Clipperton Zone (CCZ) ở Thái Bình Dương có thể chứa hơn 21 tỷ tấn nodule đa kim, với khoảng 5,95 tỷ tấn manganese, 270 triệu tấn nickel, 230 triệu tấn copper và 50 triệu tấn cobalt. Con số này đủ lớn để khiến nhiều người gọi CCZ là “Ả-rập Xê-út của kim loại pin”.

Một số ước tính quốc tế cho rằng tổng giá trị khoáng sản nằm dưới CCZ có thể lên tới hàng chục nghìn tỷ USD nếu được khai thác thương mại trong tương lai. Dù các con số cụ thể còn gây tranh cãi do phụ thuộc mạnh vào giá kim loại và công nghệ khai thác, quy mô tiềm năng ấy vẫn đủ để biến CCZ trở thành một trong những khu vực tài nguyên được quan tâm nhất thế giới hiện nay.

Robot bắt đầu thay con người lặn xuống đáy biển

Nếu thời kỳ khai thác vàng sa khoáng gắn với những chiếc khay đãi và dòng nước đục ngầu, thì khai khoáng biển sâu lại là câu chuyện của robot, trí tuệ nhân tạo và những cỗ máy hoạt động trong bóng tối dưới đáy đại dương.

Ở độ sâu khoảng 5.000 mét, áp suất nước có thể lớn gấp hơn 500 lần áp suất khí quyển trên mặt đất. Trong môi trường khắc nghiệt ấy, con người gần như không thể trực tiếp lao động. Điều đó khiến khai khoáng biển sâu trở thành một trong những lĩnh vực phụ thuộc công nghệ nhiều nhất thế giới hiện nay.

Một hệ thống khai thác biển sâu hiện đại hoạt động như một “mỏ khoáng dưới nước” khổng lồ. Dưới đáy đại dương sâu hàng nghìn mét, những robot đặc biệt di chuyển trên nền biển tối đen để thu gom các khối khoáng vật giàu kim loại. Khoáng sản sau đó được hút lên tàu trên mặt biển thông qua các đường ống khổng lồ nối với đáy đại dương. Một trong những dự án đáng chú ý hiện nay là hệ thống khai thác do The Metals Company phối hợp với Allseas phát triển nhằm thử nghiệm khai thác nodule đa kim tại CCZ. Theo kế hoạch công bố năm 2026, hệ thống này hướng tới công suất khoảng 3 triệu tấn nodule ướt mỗi năm.

Nói cách khác, nhân loại đang tìm cách xây dựng một ngành công nghiệp khai khoáng hoàn toàn mới dưới đáy đại dương - nơi robot sẽ thay con người đảm nhận phần lớn công việc trong môi trường sâu thẳm và khắc nghiệt bậc nhất hành tinh.

“Black smokers” - những ống khói chứa vàng dưới biển sâu

Không chỉ sở hữu các nodule đa kim, đáy đại dương còn ẩn chứa một dạng khoáng sản mang màu sắc “điện ảnh” hơn nhiều: những miệng phun thủy nhiệt (hydrothermal vents), thường được gọi là “black smokers”.

Đây là các cấu trúc tựa như những ống khói khổng lồ hình thành tại những khu vực hoạt động địa chất dưới đáy biển. Nước biển thấm sâu xuống các lớp đá nóng bên dưới, hòa tan kim loại rồi bị đẩy ngược trở lại đại dương ở nhiệt độ có thể vượt quá 350°C. Khi dòng nước siêu nóng này gặp môi trường lạnh của biển sâu, các kim loại lập tức kết tủa, tạo thành những cột “khói đen” giàu đồng, zinc, bạc và đôi khi cả vàng.

Bên cạnh vàng và bạc, nhiều nghiên cứu cũng cho thấy một số hệ thống sulfide biển sâu có tiềm năng chứa các nguyên tố thuộc nhóm bạch kim (PGM) như platinum và palladium - những kim loại chiến lược đang giữ vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô, hydrogen và công nghệ cao.

Các nhà khoa học đã phát hiện tại đây những sinh vật mang hình dạng gần như ngoài hành tinh: giun ống khổng lồ dài tới vài mét, cua trắng mù, trai biển khổng lồ và nhiều loài chưa từng được ghi nhận trước đây. Chính vì vậy, nhiều nhà nghiên cứu xem những “ống khói đen” dưới đáy đại dương như một trong những môi trường kỳ lạ và bí ẩn nhất từng được biết đến trên Trái đất.

Nhiều nhà khoa học xem đây là những “mỏ quặng nhiệt dịch” dưới đáy đại dương. Một số nghiên cứu cho thấy các hệ thống này có thể chứa hàm lượng vàng và bạc cao hơn đáng kể so với nhiều mỏ trên đất liền. Chính vì vậy, ngày càng nhiều quốc gia và doanh nghiệp bắt đầu quan tâm tới việc khai thác các mỏ khoáng sản giàu kim loại nằm sâu dưới đáy đại dương.

Một trong những dự án nổi tiếng nhất từng được triển khai là dự án Solwara 1 của Nautilus Minerals tại Papua New Guinea. Công ty này từng đặt tham vọng khai thác vàng và đồng trực tiếp từ đáy biển sâu. Tuy nhiên, chi phí khổng lồ cùng những tranh cãi kéo dài về môi trường đã khiến dự án thất bại, còn Nautilus Minerals cuối cùng phải tuyên bố phá sản. Dẫu vậy, dự án này vẫn được xem như một cột mốc quan trọng, bởi lần đầu tiên nhân loại tiến rất gần tới khả năng khai thác kim loại quý trực tiếp từ đáy đại dương.

Cơn sốt khai khoáng biển sâu vì thế không còn đơn thuần là câu chuyện công nghệ. Nó đang dần trở thành một vấn đề địa chính trị toàn cầu.

Trong bối cảnh nhu cầu đối với nickel, cobalt và copper tăng mạnh do sự bùng nổ của xe điện và quá trình chuyển đổi năng lượng, nhiều quốc gia bắt đầu lo ngại về sự phụ thuộc vào nguồn cung trên đất liền - đặc biệt khi hoạt động khai thác và tinh luyện hiện tập trung tại một số ít quốc gia. Điều đó khiến đáy đại dương được nhìn nhận như một “nguồn cung chiến lược thay thế”.

Theo Reuters, nhiều doanh nghiệp và chính phủ đang thúc đẩy việc cấp phép khai thác thương mại tại CCZ, trong khi các cuộc tranh luận quốc tế vẫn chưa đi tới hồi kết.

Một số quốc gia muốn đẩy nhanh quá trình khai thác nhằm phục vụ mục tiêu chuyển đổi năng lượng. Nhưng ở chiều ngược lại, nhiều chính phủ cùng các tổ chức môi trường lại kêu gọi tạm hoãn, thậm chí cấm khai khoáng biển sâu cho tới khi nhân loại hiểu rõ hơn những tác động có thể xảy ra đối với hệ sinh thái đại dương.

Một "ống khói đen" được quan sát thấy trong lần lặn thứ 11 của chuyến thám hiểm Khám phá Biển sâu Mariana năm 2016. (Nguồn: NOAA)

Cuộc tranh cãi lớn nhất: Con người có đang phá hủy một thế giới chưa kịp hiểu?

Con người muốn khai thác đại dương để phục vụ “nền kinh tế xanh”, nhưng chính điều đó cũng có thể đẩy một trong những hệ sinh thái bí ẩn và ít được hiểu nhất trên Trái đất tới nguy cơ bị tổn thương nghiêm trọng.

Theo nhiều nghiên cứu gần đây, hơn một nửa số loài sinh vật được phát hiện tại CCZ là những loài hoàn toàn mới đối với khoa học. Điều đáng lo ngại hơn nằm ở chính các nodule đa kim - loại khoáng sản đang được xem là “kho báu” của cuộc chuyển đổi năng lượng toàn cầu. Chúng hình thành với tốc độ cực kỳ chậm, chỉ khoảng 1-10 mm trong suốt một triệu năm. Điều đó đồng nghĩa, nếu bị khai thác, chúng gần như không thể phục hồi trong thang thời gian của con người.

Một nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature năm 2025 cho thấy dấu vết của một thử nghiệm khai khoáng biển sâu diễn ra từ năm 1979 tại CCZ vẫn để lại ảnh hưởng rõ rệt tới hệ sinh thái đáy biển sau hơn bốn thập niên. Các nhà khoa học phát hiện lớp trầm tích tại khu vực này vẫn bị biến đổi, nhiều quần thể sinh vật cỡ lớn chưa thể phục hồi, còn môi trường đáy biển tiếp tục thay đổi trong thời gian dài.

Những kết quả đó khiến nhiều nhà nghiên cứu lo ngại rằng nhân loại có thể đang chuẩn bị khai thác một hệ sinh thái mà chính họ còn chưa thực sự hiểu hết.

Nhìn lại toàn bộ lịch sử khai khoáng, có thể thấy một vòng lặp đầy thú vị. Con người từng bắt đầu hành trình tìm vàng bằng nước - đãi vàng bên những dòng suối. Hàng nghìn năm sau, họ lại quay trở về với nước, nhưng lần này là vùng đáy đại dương sâu thăm thẳm.

Chỉ có công cụ là thay đổi. Nếu ngày trước con người dùng khay đãi và trực giác để tìm kiếm kim loại quý, thì ngày nay họ sử dụng robot, trí tuệ nhân tạo và tàu lặn tự hành. Nhưng về bản chất, khát vọng ấy vẫn không đổi: con người luôn tìm cách đọc những dấu hiệu nhỏ nhất của Trái đất để truy tìm các kho báu ẩn giấu bên dưới.

Có thể trong vài thập niên tới, đáy đại dương sẽ trở thành “mặt trận khai khoáng” mới của thế giới. Nhưng cũng có thể, chính nơi sâu thẳm ấy sẽ buộc nhân loại phải đối diện với một câu hỏi lớn hơn: liệu con người có thể tiếp tục khai thác tài nguyên để phục vụ tương lai công nghệ mà không phá hủy những hệ sinh thái sâu nhất, bí ẩn nhất của hành tinh? Bởi trong bóng tối của đại dương sâu hàng nghìn mét, kho báu và rủi ro có lẽ luôn nằm cận kề nhau.

Nguồn: Trung tâm Nghiên cứu Đại dương GEOMAR (Đức); Marine Georesources & Geotechnology (Elsevier).

Thiên Hương