Làm thế nào mà sự sống trên Trái Đất vượt qua thời kỳ Địa Cầu Tuyết, khi bề mặt Trái Đất bị băng tuyết phủ dày?

Trái Đất đang nóng lên, nhưng trong khoảng thời gian từ 720 cho tới 635 triệu năm trước, giả thuyết được nhiều người đồng thuận nêu lên rằng rằng Trái Đất đã trải qua hai kỷ băng hà với băng tuyết phủ kín hầu hết bề mặt. Các nhà khoa học gọi đây là giai đoạn Snowball Earth, tạm dịch là Địa Cầu Tuyết. 

Kỷ băng hà diễn ra rất nhanh, chỉ trong vòng vài ngàn năm, lục địa cũng như bề mặt biển từ Bắc chỉ Nam đều bị phủ lớp băng dày. Sự sống trên Trái Đất thời đó (nếu có) phải “lánh nạn” dưới biển, tách biệt với cả ánh sáng Mặt Trời lẫn bầu khí quyển Trái Đất.

Giai đoạn Địa Cầu Tuyết lại khiến khoa học phải đặt ra câu hỏi nữa: làm thế nào mà sự sống vươn lên khỏi lớp băng dày?

Hình minh họa cho giai đoạn Địa Cầu Tuyết.

Việc băng hóa toàn cầu hoàn toàn có thể gây ra sự kiện đại diệt chủng, thế nhưng sự sống vẫn cứ tìm được đường thoát; chúng ta đang ngồi đây chính là minh chứng cho thấy sự sống không chịu khuất phục băng giá. Trong nghiên cứu xuất bản cuối năm ngoái, nhóm các nhà khoa học nói rằng họ đã phát hiện ra yếu tố nhiều khả năng đã cứu rỗi sự sống Trái Đất: những ốc đảo ẩn bên dưới lớp băng cổ đại.

Nửa tỷ năm trước, giai đoạn Địa Cầu Tuyết dừng đột ngột, nhưng dấu vết của nó vẫn hiện diện trong các lớp trầm tích khắp thế giới. Để đến được nơi chứa những dấu vết cổ đại này, hai nhà trầm tích học Max Lechte và Malcolm Wallace đã đi xe suốt chặng đường dài 15 giờ về nơi hẻo lánh tại Nam Úc. Ấy là năm 2015, hai nhà khoa học phải đi trong cái nắng 50 độ C hòng đến được khu vực khảo cổ. Đế giày của giáo sư Wallace đã chảy ra dưới sức nóng mặt đất, ông sửa nó với một chút băng dính và đi tiếp.

Những vỉa đá màu đỏ sẫm hình thành trong lòng biển ở thời điểm mặt đất đóng băng, và chính cái màu rực rỡ đó đã thu hút sự chú ý của giáo sư Lechte; ông đã thu thập một số mẫu đá về để nghiên cứu. Trong hai năm 2015 và 2016, ông còn lui tới Namibia và Thung lũng Chết, California để tìm thêm những mẫu đá cũng màu đỏ, hình thành cùng giai đoạn với những mẫu có được tại Nam Úc.

Màu đỏ chứng tỏ đá giàu sắt, và đá có được màu đỏ chính là do sắt đã gỉ khi tiếp xúc với oxy trong không khí. Ta đã biết oxy là một trong những yếu tố chủ chốt cho phép sự sống tồn tại, và việc sắt gỉ chứng tỏ oxy đã xuất hiện trong nước biển. Từ đó suy ra biển làm gỉ được đá chứa sắt sẽ hỗ trợ được sự sống sinh vật biển.

Đá giàu sắt tại Thung lũng Chết, California.

“Đây là bằng chứng trực tiếp đầu tiên cho thấy môi trường biển giàu oxy trong thời kỳ Địa Cầu Tuyết”, giáo sư Lechte nói.

Nhưng các nhà khoa học vẫn chưa rõ cách thức oxy hòa lẫn với nước biển. Đúng là bầu không khí lúc đó giàu oxy, nhưng lớp băng dày khiến đại dương không tiếp xúc được nhiều với khí quyển, đáng lẽ sự sống đã không thể tồn tại cho tới khi phần lớn băng tan đi. 

“[Lớp băng] sẽ khiến biển thiếu oxy, đáng lẽ sẽ giết chết những sinh vật cần oxy để sống. Đây vẫn là câu hỏi chúng tôi chưa thể lý giải”, giáo sư Lechte nói.

Trong những phòng thí nghiệm đặt tại Mỹ và Trung Quốc, nhóm các nhà nghiên cứu nghiền nát thứ đá giàu sắt, hòa chúng với axit để đo đạc lượng đồng vị sắt có trong mẫu đá cổ đại. Họ phát hiện ra rằng đá ở ngoài khơi xa gỉ ít hơn đá gần bờ.

Ngày nay, dưới lớp băng dày của Nam Cực, dòng nước chảy từ sông băng đang tan hòa vào làm một với Nam Đại Dương. Nước tan ra từ băng có thể chứa những bong bóng oxy và nhiều khả năng, đây chính là nguồn oxy nuôi dưỡng sinh vật sống dưới biển.

Paul Hoffman, nhà sinh vật học tới từ Harvard và cũng là người tiên phong trong nghiên cứu hậu thuẫn giả thuyết về Địa Cầu Tuyết, cho rằng kết quả nghiên cứu mới dựa trên những bằng chứng vững chãi, và rằng nó khớp với những nhận định của ông về Trái Đất trong thời kỳ băng hà.

Tuy nhiên, giáo sư Hoffman vẫn nói thêm rằng vẫn chưa thể khẳng định dòng nước tan từ băng kia là nguồn oxy chính cho động vật biển sinh sôi.

“Xét từ khía cạnh giả thuyết, chúng tôi vẫn chưa đủ dữ liệu để chỉ ra cách sự sống trên Trái Đất vượt qua thử thách mà Địa Cầu Tuyết đặt ra”, ông Hoffman nói.

Tham khảo NY Times