Crystal Palace
Các nhà khoa học NASA vừa công bố nghiên cứu cảnh báo về sự thay đổi lớn trong bầu khí quyển Trái Đất có thể xảy ra trong tương lai xa, khi lượng oxy cung cấp cho sự sống sẽ dần cạn kiệt. Theo đó, bầu khí quyển giàu oxy hiện tại sẽ chuyển sang trạng thái giàu khí metan, khiến các điều kiện sống trên hành tinh trở nên không thể duy trì. Nguyên nhân chính bắt nguồn từ sự gia tăng độ sáng của Mặt Trời, làm Trái Đất nóng lên và gây biến đổi sâu sắc trong thành phần khí quyển, ảnh hưởng trực tiếp đến chu trình sinh học và khí hậu toàn cầu.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Geoscience cho thấy quá trình biến đổi này sẽ tạo ra một phản ứng dây chuyền nguy hiểm. Khi carbon dioxide (CO2) trong khí quyển bị giảm sút do tác động của nhiệt độ tăng cao, các loài thực vật sẽ mất đi nguyên liệu cần thiết cho quá trình quang hợp. Điều này dẫn đến sự chết hàng loạt của thảm thực vật – nguồn cung cấp oxy chủ yếu cho Trái Đất. Kết quả là quá trình tái tạo oxy ngừng lại, trong khi lượng oxy còn lại tiếp tục bị các sinh vật tiêu thụ, đẩy hành tinh vào tình trạng thiếu hụt nghiêm trọng.
Trong kịch bản này, con người cùng hầu hết các sinh vật phức tạp khác sẽ không thể tồn tại dưới những điều kiện khắc nghiệt ngày càng gia tăng. Chỉ những vi sinh vật kỵ khí – không cần oxy để sống – có thể chịu đựng và phát triển được. Dù vậy, NASA cũng nhấn mạnh rằng thời điểm xảy ra sự thay đổi này vẫn còn rất xa và chưa phải là mối đe dọa trước mắt. Hiện tại, các giải pháp nhằm giảm thiểu tác động của bức xạ mặt trời đối với khí hậu vẫn đang được nghiên cứu và thử nghiệm.
Phó giáo sư Kazumi Ozaki thuộc Đại học Toho cùng đồng nghiệp Christopher Reinhard từ Viện Công nghệ Georgia đã sử dụng mô hình máy tính tiên tiến để mô phỏng quá trình biến đổi khí hậu và sinh hóa trên Trái Đất. Dựa trên kết quả mô phỏng này, họ dự đoán rằng khoảng 1 tỷ năm sau, nồng độ oxy trong khí quyển có thể giảm xuống còn dưới 10% so với mức hiện tại. Đây là dấu hiệu cho thấy sự sống như chúng ta biết sẽ đứng trước nguy cơ bị xóa sổ hoàn toàn do thiếu hụt oxy trầm trọng.
Thông thường, các giả thuyết trước đây cho rằng hệ sinh thái Trái Đất sẽ bị phá hủy sau khoảng 2 tỷ năm bởi sự kết hợp giữa nhiệt độ ngày càng tăng và sự thiếu hụt CO2 cho quá trình quang hợp. Tuy nhiên, nghiên cứu mới chỉ ra rằng hàm lượng oxy có thể sụt giảm nhanh hơn nhiều so với dự kiến ban đầu. Phó giáo sư Ozaki chia sẻ rằng mặc dù cơ chế chính xác và thời điểm cụ thể vẫn còn nhiều điều chưa rõ ràng, nhưng dấu hiệu suy giảm oxy đã bắt đầu xuất hiện và ngày càng trở nên đáng lo ngại.
Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cảnh báo rằng tình trạng thiếu oxy có thể trở nên không thể đảo ngược chỉ trong vòng 10.000 năm tới – một khoảng thời gian ngắn so với lịch sử lâu dài của hành tinh. Các tác động của hiện tượng này liên quan mật thiết đến các hoạt động bùng phát năng lượng từ Mặt Trời như bùng nổ plasma hay tia cực tím mạnh, vốn có khả năng làm xáo trộn cấu trúc bầu khí quyển và lớp từ quyển bảo vệ Trái Đất. Những sự kiện này góp phần làm suy giảm nồng độ oxy và ozone một cách nghiêm trọng.
Theo nhà nghiên cứu Kazumi Ozaki, giai đoạn “giảm oxy mạnh” sẽ dẫn đến một bầu khí quyển đặc trưng bởi tỷ lệ metan cao bất thường, lượng CO2 thấp và tầng ozone gần như biến mất hoàn toàn. Mô hình tính toán chỉ ra rằng sự suy giảm oxy sẽ xảy ra trước khi Trái Đất bước vào trạng thái khí hậu ‘nhà kính ẩm’ – một giai đoạn mà nước mặt đại dương bắt đầu mất đi đáng kể trên diện rộng. Quá trình này đồng nghĩa với việc môi trường sống quen thuộc sẽ không còn phù hợp để duy trì đa dạng sinh học hiện nay.
Mặc dù thời điểm chính xác của các biến đổi không thể xác định chắc chắn do phụ thuộc vào nhiều yếu tố trao đổi hóa học giữa lớp vỏ trái đất, đại dương và khí quyển, nhóm nghiên cứu khẳng định xu hướng suy giảm oxy là một hệ quả tất yếu từ việc bức xạ mặt trời ngày càng gia tăng theo chu kỳ tự nhiên của nó. Việc sử dụng mô hình phức tạp tích hợp dữ liệu sinh học, địa hóa và khí hậu giúp các nhà khoa học dự đoán chính xác hơn về tiến trình thay đổi của bầu khí quyển Trái Đất.
Oxy từng được xem là dấu hiệu quan trọng để nhận diện sự hiện diện của sự sống trên hành tinh chúng ta cũng như trên các thế giới xa xôi khác trong hệ Mặt Trời. Nghiên cứu về quá trình gia tăng và biến động nồng độ oxy qua hàng tỷ năm cung cấp manh mối quý giá cho việc tìm kiếm dấu hiệu sinh học ở những hành tinh ngoài hành tinh. Qua đó, các nhà sinh học vũ trụ hy vọng hiểu rõ hơn về điều kiện cần thiết để duy trì sự sống cũng như khả năng tồn tại của nó bên ngoài Trái Đất.
