Những cơn mưa phóng thích 800.000 nghìn tỷ vi khuẩn mặt đất vào không khí, nhiều gần bằng số sao trong vũ trụ chúng ta biết

Đó là một ngày mưa, khi bạn cảm thấy không khí lúc này có một hương thơm nhè nhẹ thật kỳ lạ. Bạn thậm chí còn muốn nếm thử vị của những hạt sương, khi chúng còn đang bay bổng trong không khí mà chưa kịp tan đi bởi nắng. Thật là lãng mạn, bạn nghĩ.

Thế nhưng, một nhà khoa học sẽ muốn ngăn bạn làm điều đó. Dưới con mắt của họ, đó là một cảnh tượng kinh hoàng. Khi bạn chạm lưỡi vào không khí, hàng triệu vi khuẩn nhỏ xíu sẽ khóc thét lên trong sợ hãi. Rồi đột ngột, mọi thứ im bặt lại.

Đừng bao giờ nếm một cơn mưa, nếu bạn không muốn trở thành một kẻ thảm sát hàng loạt. Nếm một cơn mưa là bạn đang kết thúc số phận của hàng triệu vi khuẩn, trong chuyến phiêu lưu rời khỏi mặt đất của chúng. Một số vi khuẩn ấy, thậm chí, có thể "trả thù" bằng cách gây ra bệnh tật.

Những cơn mưa phóng thích vi khuẩn mặt đất vào không khí, nhiều gần bằng số sao trong vũ trụ chúng ta biết

Đất là một trong những thành tố quan trọng nhất hành tinh. Nó nuôi dưỡng sự sống và đón đợi mọi sinh vật trở về sau cái chết. Đất chứa hàng tỷ tỷ vi khuẩn làm nhiệm vụ phân hủy xác thực vật và động vật. Đất biến cái chết thành những phân tử nhỏ xíu, tái thiết chúng thành chất dinh dưỡng để quay vòng cho một sự sống mới bắt đầu.

Thế nhưng, mọi sinh vật sống trên mặt đất không phải lúc nào cũng an toàn. Đối với mỗi hạt mưa rơi xuống, nước sẽ đưa hàng ngàn cư dân của nó rời khỏi mặt đất. Đó là những con vi khuẩn bị phóng lên không khí. Chúng mắc kẹt trong những hạt nước nhỏ xíu, mà sẽ phiêu lưu khắp nơi trong bầu không khí chẳng khác nào những phi hành gia trên một con tàu vũ trụ.

Cullen Buie là một kỹ sư cơ khí đến từ Viện Công nghệ Massachusetts. Anh cho biết một số hạt mưa rơi trở lại và đưa vi khuẩn về mặt đất, nhưng một số khác sẽ phóng thẳng lên trời để chu du trên một khoảng cách rộng lớn. Chúng đưa những con vi khuẩn đến một bến đỗ mới, nhiều khi là trong miệng bạn khi bạn nếm thử những cơn mưa.

Đợt "phóng tàu không gian" của những con vi khuẩn, sau khi một giọt mưa rơi xuống

Buie đã hành hàng năm trời để nghiên cứu vẻ đẹp vật lý đáng kinh ngạc của những hạt mưa. Tuần trước, anh xuất bản một bài báo trong tạp chí Nature Communications, chứng minh rằng những hạt nước mưa có thể mang vi khuẩn từ đất xâm nhập vào không khí.

Nghe có vẻ hơi đáng sợ, bởi chúng ta vẫn đang hít thở không khí mỗi ngày. Tuy nhiên, các nhà khoa học cho biết khám phá này không nhằm tạo ra sự lo lắng cho bất cứ ai. Bởi chúng ta có thể quan sát nó để kiểm soát mọi thứ, từ dịch bệnh trong nông nghiệp cho đến cách mà các bệnh truyền nhiễm lây lan. Hơn nữa, đó cũng là một vẻ đẹp đáng kinh ngạc của tự nhiên.

Tất cả bắt đầu từ một vài năm trước, khi Buie và đồng nghiệp của anh sử dụng một camera tốc độ cao để ghi lại hình ảnh những giọt nước mưa, rơi trên một bề mặt xốp tổ ong chứa những lỗ nhỏ li ti. Họ quan sát thấy rằng, khi những hạt nước rơi xuống với vận tốc tương tự trong một cơn mưa nhỏ, chúng sẽ bọc và nén những bong bóng nhỏ sau cú va chạm.

Những bong bóng sau đó vỡ tan, giải phóng một đám mây chứa các hạt nước nhỏ hơn nữa. Buie cho biết hiệu ứng tương tự với khi bạn đổ một lon nước ngọt có gas vào cốc, bong bóng CO2 nổ tung và giải phóng động năng. “Rót nước ngọt, bạn sẽ nghe thấy những tiếng xì xèo trên mặt nước”, anh nói.

Những hạt nước mưa bẫy các bong bóng, sau đó chúng nổ tung và giải phóng động năng

Những nghiên cứu về nước mưa từng một thời làm thích thú công chúng vào năm 2015. Nhưng không phải vì họ thích vẻ đẹp vật lý của những hạt mưa, mà là vì nó giúp giải thích một hiện tượng thú vị khác: Tại sao những cơn mưa có mùi?

Buie và đồng nghiệp của anh đã đưa ra giả thuyết rằng mùi hương quen thuộc mà mọi người thường ngửi thấy sau mỗi trận mưa, thực chất là mùi hương của đất. Đó là kết quả của những hợp chất có mùi thơm từ cây cối và đất, được ném vào không khí và bao phủ như một làn sương mù trong vào sau mỗi trận mưa.

“Sau khi chúng tôi công bố nghiên cứu ấy, một nhà khoa học người Anh đã thắc mắc rằng liệu chúng tôi có xem xét các vi khuẩn chưa?”, Buie nói. “Nhà khoa học này biết rõ về một căn bệnh nhiệt đới gây ra bởi vi khuẩn trong đất, và phát hiện ra rằng sau mưa thì bệnh này có tỷ lệ cao hơn”.

“Chúng tôi đã được truyền cảm hứng từ công việc của họ”, và quyết định làm một nghiên cứu kỹ lưỡng hơn, Buie nói.

Mô phỏng các vi khuẩn từ đất phát tán vào không khí, sau khi một hạt mưa rơi xuống

Anh và các đồng nghiệp thiết lập một ma trận các thí nghiệm. Trong đó, họ đặt 3 loài vi khuẩn khác nhau được đánh dấu bằng huỳnh quang, trên các loại mặt đất với mức cát và mức sét khác nhau. Sau đó, các mức độ nước khác nhau được phun lên mặt đất, mô tả quy mô của những trận mưa cụ thể.

Một số tấm chắn được đặt trên mặt đất, để bắt các giọt nước và cả vi khuẩn bị nhấc lên khỏi không trung. Sau đó, họ kiểm tra những tấm chắn dưới kính hiển vi và nuôi các vi khuẩn thu được trong đĩa thạch.

Ý định của Buie là tìm hiểu xem liệu những đợt oanh tạc từ nước mưa có khiến vi khuẩn chết, sau khi chúng bị nhấc lên bầu không khí. Hóa ra, anh ngạc nhiên khi đa số chúng đều sống sót.

“Chúng tôi phát hiện, sau một giờ đồng hồ, nhiều vi khuẩn vẫn còn có khả năng phát triển”, Buie nói. “Nếu chúng bị cuốn theo gió trong một giờ, chúng có thể hạ cánh trên một vị trí mới và chiếm cứ bề mặt đó”. Buie ước tính những cơn mưa hàng năm có thể nhấc 800.000 nghìn tỷ vi khuẩn khỏi mặt đất, và gửi chúng vào không khí. Đó là con số không cách quá xa so với tất cả các vì sao trong vũ trụ mà con người có khả năng quan sát nổi.

Bước tiếp theo, các nhà khoa học phải xác định vi khuẩn sẽ đi đâu trong không khí. Họ có thể sử dụng dữ liệu này để lập thành các mô hình giúp giải quyết dịch bệnh, từ những bệnh trên cây trồng cho đến động vật và con người.

Những cơn mưa hàng năm có thể nhấc 800.000 nghìn tỷ vi khuẩn khỏi mặt đất, và gửi chúng vào không khí

Cũng như nghiên cứu về mùi của những cơn mưa, phát hiện lần này của Buie và các đồng nghiệp tiếp tục nhận được nhiều lời thán phục từ phía các nhà khoa học khác.

“Đây là một công trình xuất sắc trên tất cả các khía cạnh, từ thiết kế thử nghiệm cho đến phần phân tích và thảo luận”, Alexander Laskin, một nhà khoa học môi trường đến từ Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương cho biết. “Ý nghĩa của cơ chế [những hạt mưa phát tán vi khuẩn từ mặt đất] trên tầm khu vực và toàn cầu là thứ cần được giải quyết trong các nghiên cứu tương lai”.

James Bird, một nhà nghiên cứu động lực học chất lỏng từ Đại học Boston thì cho rằng, nghiên cứu của Buie đã làm sáng tỏ hơn số phận của những hạt nước li ti trong không khí, về cách chúng hình thành và phiêu lưu khắp mọi nơi.

Tuy nhiên, đó là những gì thuộc về tầm nhìn của những nhà khoa học chuyên ngành. Đối với những người bình thường như chúng ta, nghiên cứu của Buie đã cho thấy những cơn mưa không chỉ nuôi dưỡng sự sống trên mặt đất. Mỗi hạt mưa rơi xuống cũng gieo cả những mầm sống vào không khí và đưa những con vi khuẩn đến được vùng đất mới.

Tham khảo Gizmodo