Tìm ra 'thủ phạm' gây ra các cuộc đại tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ

Sau nhiều thập kỷ nghiên cứu, mới đây các nhà khoa học UNM đã tìm thấy anoxia đại dương lan rộng là nguyên nhân dẫn đến sự tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ.

Trong khoảng thời gian dài, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu xoay quanh 5 cuộc đại tuyệt chủng hàng loạt định hình thế giới con người đang sống.

Trong đó có các cuộc đại tuyệt chủng từ hơn 450 triệu năm với sự tuyệt chủng hàng loạt của kỷ Ordovic cho đến sự tuyệt chủng chết chóc vào cuối kỷ Permi 250 triệu năm trước đó. Những cuộc đại chuyệt chủng này đã xóa sổ hơn 90 phần trăm các loài sinh sống trên Trái đất.

Để tìm ra nguyên nhân khiến các cuộc đại chuyệt chủng này, trong nhiều năm các nhà nghiên cứu đã không ngừng tìm hiểu từ các vụ phun trào núi lửa lớn, sự nóng lên toàn cầu, va chạm tiểu hành tinh và đại dương có liên quan tới axit.

Cũng theo nhận định của các nhà nghiên cứu, một số yếu tố chắc chắn góp phần vào các cuộc đại tuyệt chủng hàng loạt trên là phun trào khí mê-tan và các sự kiện anoxic biển khi đại dương mất oxy hỗ trợ sự sống.

Nhà nghiên cứu UNM Maya Elrick tập hợp các mẫu trên đảo Anticosti. Tín dụng: Đại học New Mexico

Trong đó, nguyên nhân gây ra sự tuyệt chủng hàng loạt ở cuối kỷ Ordovic hoặc LOME làm động vật và thực vật biển biến mất gần như hoàn toàn vẫn còn là bí ẩn.

Các nhà nghiên cứu cũng tin rằng thời kỳ băng hà đầu tiên của Phanerozoic đã dẫn đến sự tuyệt chủng hàng loạt của người Ordovic muộn.

Và mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu, bao gồm Maya Elrick tại Đại học New Mexico, Rick Bartlett, cựu sinh viên thạc sĩ của Elrick, hiện đang lấy bằng tiến sĩ tại Đại học bang Louisiana, James Wheeley từ Đại học Birmingham (Anh) và Andre Desrochers của Đại học Ottawa, đã giải mã bằng chứng địa hóa học bị bỏ lại trong trầm tích đá vôi biển cho thấy sự tuyệt chủng này là do thời kỳ băng hà đã tạo ra một sự kiện anoxic biển toàn cầu.

Các nhà nghiên cứu thu thập các mẫu trên đảo Anticosti.

Nhà khoa học Elrick nói: "Đây là cuộc tuyệt chủng đầu tiên trong số năm tuyệt chủng lớn nhất xảy ra trên Trái đất và nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra rằng đó là sự trùng hợp với sự phát triển đột ngột của anoxia đại dương kéo dài ít nhất 1 triệu năm".

Làm việc với một phi hành đoàn quốc tế, Elrick và nhóm của cô đã đến Đảo Anticosti ở đường biển St. Lawrence của Quebec, Canada nơi họ thu thập các mẫu đá vôi. Sau đó, các mẫu đá vôi này được đưa về để phân tích đồng vị urani bằng máy quang phổ khối được đặt trong Khoa Khoa học Trái đất và Hành tinh UNM.

Kết quả từ nghiên cứu chỉ ra rằng, tình trạng biển thiếu oxy đột ngột và lan rộng đã xảy ra cùng lúc khiến 85% sinh vật biển bị tuyệt chủng.

Nghiên cứu của Elrick và Bartlett là nghiên cứu đầu tiên sử dụng proxy địa hóa (đồng vị urani) tích hợp toàn bộ nồng độ oxy của đại dương. Mặc dù các nghiên cứu trước đó chỉ đánh giá nồng độ oxy cục bộ chứ không phải nồng độ tổng hợp toàn cầu. Hơn nữa, Elrick và nhóm của cô đang lập mô hình nồng độ oxy trong đại dương toàn cầu để đánh giá mức độ đáy biển bị thiếu oxy trong thời kỳ tuyệt chủng cuối kỷ Ordovic.

Nhóm nghiên cứu đã so sánh các điều kiện 450 triệu năm trước với ngày nay và xác định rằng có khoảng 15% đáy biển anoxic tăng lên trong thời kỳ tuyệt chủng hàng loạt ở kỷ Ordovic.

Hiện nhà khoa học Elrick cũng đang nghiên cứu ba trong số các cuộc tuyệt chủng hàng loạt khác bằng cách sử dụng đồng vị uranium làm proxy oxy.

Elrick giải thích thêm rằng: "Hiện nay mỗi người trong số họ đều có thể bị thiếu máu vì vậy chúng tôi thấy rằng nồng độ oxy trong nước biển bị thấp chính là kẻ 'giết người' khủng khiếp trong quá khứ".

Những kết quả này phần nào có thể kết luận nguyên nhân gây ra cuộc đại chuyệt chủng trong quá khứ và tác động tới sự tuyệt chủng hiện đại mà hành tinh của chúng ta đang trải qua.

Elrick cho biết thêm: "Hiện nay do sự biến đổi khí hậu toàn cầu đã làm khí hậu ngày càng ấm lên khiến các đại dương cũng ngày càng ấm hơn nhưng sẽ giữ ít oxy hơn. Mặc dù một số sinh vật dưới đại dương có thể chịu được sự nóng lên nhưng không thể sống mà thiếu oxy".

Kết quả từ nghiên cứu cuối kỷ Ordovic cho thấy mức độ nghiêm trọng tiềm tàng của anoxia biển như là một tác nhân cho nhiều sự kiện tuyệt chủng sinh học trong quá khứ và đang diễn ra.

Sự kiện anoxic đại dương hoặc các sự kiện anoxic là khoảng thời gian trong quá khứ của Trái đất nơi các phần sâu của đại dương bị cạn kiệt oxy (O2).

Mặc dù các sự kiện anoxic đã không xảy ra trong hàng triệu năm, nhưng hồ sơ địa chất cho thấy chúng đã xảy ra nhiều lần trong quá khứ. Các sự kiện Anoxic trùng hợp với một số sự tuyệt chủng hàng loạt. Những sự tuyệt chủng hàng loạt này bao gồm một số mà các nhà địa chất học sử dụng làm dấu thời gian trong việc xác định niên đại sinh học.

Nhiều nhà địa chất tin rằng các sự kiện anoxic đại dương có liên quan mạnh mẽ đến việc làm chậm quá trình lưu thông đại dương, sự biến đổi khí hậu và tăng mức độ khí nhà kính. Các nhà nghiên cứu đã đề xuất núi lửa tăng cường (phát hành CO2 ) là "kích hoạt bên ngoài trung tâm cho euxinia".

Ngọc Nga (theo Phys)

Ngọc Nga