Khám phá lịch sử khí hậu từ bụi cổ đại đáy biển
Trong kỷ băng hà cuối cùng khoảng 20.000 năm trước, bụi chứa sắt là nguồn thức ăn cho các sinh vật phù du ở Nam Thái Bình Dương, thúc đẩy quá trình hấp thụ CO2 và làm mát Trái đất. Tuy nhiên, bụi đến từ đâu?
.jpg)
18 lõi trầm tích từ đáy biển được đưa lên tàu nghiên cứu Polastern bằng pit tông và máy dò trọng lực. Nguồn: Phys.org
Nhóm nghiên cứu do TS. Torben Struve, một nhà địa chất học ở Đại học Oldenburg, Đức đã đi tìm lời giải cho câu hỏi về lịch sử khí hậu trên – vấn đề cũng liên quan đến tình trạng biến đổi khí hậu hiện nay.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các lõi trầm tích lấy từ đáy biển và phát hiện ra một lượng lớn bụi lắng đọng ở Nam Thái Bình Dương vào thời điểm đó đã trải qua một chuyến hành trình cực kì dài. Khoảng 80% bụi bắt nguồn từ phía Tây Bắc Argentina hiện nay, sau đó di chuyển trên khắp thế giới nhờ những cơn gió tây thịnh hành. Sau chuyến đi dài 20.000 km, chúng đem lại nguồn sắt đáng kể cho những sông băng trên Thái Bình Dương. Nguồn bụi đến từ Úc chỉ chiếm một phần nhỏ. Nhóm nghiên cứu đã công bố phát hiện về cơ chế tích tụ sắt tự nhiên ở Nam Thái Bình Dương trên tạp chí Nature Communications.
“Chúng tôi đã phân tích dấu vết hóa học của bụi và so sánh với dữ liệu địa chất ở một số lục địa. Đây là công việc khó khăn, giống như trò chơi ghép hình vậy”, Struve, một nhà khoa học đang làm nghiên cứu sinh sau tiến sĩ thuộc nhóm nghiên cứu “Địa hóa đồng vị biển” ở Viện nghiên cứu Hóa học và sinh học môi trường biển (ICBM), Đại học Oldenburg, cho biết. Nhóm tác giả bao gồm các nhà khoa học đến từ nhóm nghiên cứu trên cũng như các đồng nghiệp ở Viện Alfred Wegener — Trung tâm nghiên cứu Helmholtz về cực và đại dương (Đức) và Đại học Columbia (Hoa Kỳ). Họ lấy mẫu 18 lõi trầm tích ở Nam Thái Bình Dương, nằm giữa Nam Cực, New Zealand và Chile, một khu vực nghiên cứu có diện tích gần bằng Nga. Sau đó, họ tìm hiểu thành phần hóa học của bụi trong các mẫu. “Bản chất của loại bụi này bắt nguồn từ đá, có tính chất đặc trưng tùy thuộc vào lịch sử địa chất và xuất xứ, do vậy, mỗi nguồn có một đặc trưng riêng”, Struve giải thích.
Các nhà nghiên cứu tập trung vào những kim loại vết, đặc biệt là các nguyên tố đất hiếm và một số đồng vị cụ thể - các biến thể có khối lượng khác nhau của các nguyên tố neodymium, chì và strontium. Những đặc trưng này được lưu giữ qua hàng triệu năm, do đó cung cấp thông tin đáng tin cậy về nguồn gốc của các hạt bụi dù 20.000 năm đã qua.
Vào thời điểm đó, kỷ băng hà cuối cùng đang ở giai đoạn cực đại. Theo kết quả nghiên cứu, những cơn gió tây đã thổi các hạt bụi từ phía đông trung tâm dãy Andes ở Nam Mỹ qua Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương. Như vậy, bụi chứa sắt đã di chuyển trên toàn cầu trước khi lắng đọng ở các vĩ độ trung bình ở Nam Thái Bình Dương. Bởi vì tảo ở những vùng nước này thường thiếu sắt - chất dinh dưỡng quan trọng để sinh trưởng, nên bụi chứa sắt đóng vai trò như một loại phân bón tự nhiên cho tảo đến tận ngày nay.
Giống như tất cả các loài thực vật, thực vật phù du - vi tảo - hấp thụ carbon bằng cách quang hợp, từ đó giúp làm giảm CO2 trong khí quyển. Sự gia tăng đáng kể lượng bụi khoáng chứa sắt (chủ yếu từ Nam Mỹ) trong vùng biển này, có thể giúp giải thích “tại sao Trái đất lại trở nên lạnh như vậy vào thời điểm đó”.
Lượng sắt đầu vào trong thời kỳ băng hà cuối cùng cao hơn nhiều so với giai đoạn ấm áp hiện nay. "Nhưng chúng tôi rất ngạc nhiên khi thấy rằng các nguồn và đường vận chuyển của bụi hoàn toàn khác với ngày nay và cũng khác với những gì chúng tôi mong đợi".
Nhóm nghiên cứu kết luận, lượng phát thải bụi cao bất thường từ Nam Mỹ đã góp phần đáng kể vào việc giảm lượng CO2 trong khí quyển thời kỷ băng hà như giúp giảm mức CO2 trong khí quyển lên đến 40 ppm (phần triệu). Điều này phù hợp với sự biến đổi của hàm lượng CO2 tự nhiên trong khí quyển - tăng lên ở mức 100 ppm trong 400.000 năm qua, nhưng kể từ khi bắt đầu công nghiệp hóa, lượng khí thải do con người tạo ra đã làm tăng mức CO2 từ 280 lên khoảng 415 ppm.