Hoạt động núi lửa dưới đáy biển gây ra thảm họa tuyệt chủng thời cổ đại

Theo một nghiên cứu mới, hoạt động phun trào núi lửa dưới đáy biển khoảng 93 triệu năm trước đã làm cạn kiệt lượng ôxy trong biển, gây ra sự tuyệt chủng trên diện rộng của sự sống trong lòng đại dương.

Sư kiện thảm khốc đó đã chôn vùi một loạt các loài sinh vật sống ở đáy biển – từ những con trai to lớn đến tảo đơn bào nhỏ bé, mà ngày nay chúng trở thành nguồn cung cấp dầu chính.

Phát hiện mới cho phép các nhà khoa học lần đầu tiên xác định hoạt động mắc ma dưới đại dương – sự hình thành đá từ mắc ma nguội – trong thời kỳ khủng long bị tuyệt chủng.

Các chuyên gia cho biết nghiên cứu cũng đồng thời mở ra hướng mới về phản ứng của Trái Đất đối với lượng lớn khí nhà kính.

Theo đồng tác giả của nghiên cứu Steven Turgeon - nhà khoa học trái đất thuộc đại học Alberta tại Edmonton (Canada), vào thời điểm quá trình tuyệt chủng trên diện rộng xảy ra, khí hậu Trái Đất ấm và nồm, dòng chảy trên biển chậm chạp.

Những cây cọ phát triển tại Dốc Bắc của Alaska, và nồng độ cacbon điôxit cao gấp 3 đến 12 lần ngày nay. Turgeon cho biết sự tăng cao của cacbon điôxit là kết quả của hoạt động núi lửa liên quan đến sự dịch chuyển kiến tạo phiến nhanh chóng của Trái Đất.

Ông nói: “Chúng ta có hoạt động mắc ma xảy ra vào thời điểm đó ở quy mô lớn, nó chính là tác nhân của hàng loạt chuỗi phản ứng đẩy toàn bộ oxy ra khỏi nước biển và gây ra sự tuyệt chủng trên diện rộng”.

Turgeon và đồng nghiệp Robert Creaser công bố phát hiện của mình trên tạp chí Nature.

Biển cạn kiệt oxy

Các nhà khoa học từ lâu đã nghi ngờ hoạt động núi lửa dưới biển có thể là nguyên nhân dẫn đến sự tuyệt chủng của sinh vật biển, sự thiếu trầm trọng oxy – hay sự rút hết oxy – hiện tượng này được gọi là OAE2. Tuy nhiên, Turgeon nhấn mạnh, cho đến nay bằng chứng thu được vẫn không đầy đủ.

Hoạt động phun trào núi lửa dưới đáy biển xảy ra vào thời điểm 93 triệu năm trước làm cạn kiệt ôxy dẫn đến nạn tuyệt chủng trên diện rộng của các sinh vật sống trong lòng đại dương. (Ảnh: National Geographic)

Sự thiếu oxy, loại khí cần thiết cho sự sống, là nguyên nhân tử vong của nhiều loài sinh vật biển. Ghi chép địa chất cho thấy hiện tượng này xuất hiện khi nồng độ cacbon điôxit cao gấp nhiều lần nồng độ hiện tại.

Turgeon và Creaser đã phân tích đá tại vùng Đông Bắc Nam Mỹ và miền Trung nước Ý nằm dưới lòng biển trong thời kỳ kỷ Phấn trắng, kéo dài trong khoảng thời gian từ 145 triệu đến 65 triệu năm trước.

Các nhà nghiên cứu tìm kiếm bằng chứng về nguyên tố kim loại Osimi, hy vọng rằng nó sẽ đem lại hiểu biết về nguyên nhân gây ra OAE2.

Một loại Osimi bắt nguồn đầu tiên từ cặn sông chảy vào biển. Một loại khác có từ các nguồn hoạt động mắc ma và từ ngoài trái đất, ví dụ như thiên thạch và bụi vũ trụ.

Các nhà khoa học nhận thấy rằng ngay trước sự tấn công mạnh mẽ của OAE2, dấu hiệu Osimi chuyển từ Osimi có nguồn gốc từ sông sang Osimi có nguồn gốc từ hoạt động địa chất hoặc từ ngoài không gian.

Vì không hề có bằng chứng về sao rơi hay va chạm của sao chổi 93 triệu năm trước, hoạt động mắc ma tăng gấp 30 đến 50 lần được cho là nguyên nhân của nạn tuyệt chủng trên diện rộng.

Timothy Bralower, nhà khoa học địa chất tại Đại học bang Pennsylvania, đã viết một bài hỗ trợ cho nghiên cứu trên tờ Nature. Ông cho biết nghiên cứu này giúp làm rõ hơn bức tranh toàn cảnh về OAE2.

Địa tầng Caribê

Theo Bralower, OAE2 như bị ghìm lại để đợi hoạt động mắc ma đã tạo ra cấu trúc phiến tại Caribê, ngày nay nằm bên dưới Trung Mỹ và biển Caribê.

Sự phun trào núi lửa ở đáy biển đưa môt lượng lớn các loại kim loại vào đại dương. Điều này thúc đẩy sự phát triển của thực vật biển cực nhỏ gọi là phytoplankton (thực vật phù du), chúng tạo ra một lượng dư thừa các chất hữu cơ.

Bralower cho biết: “Khi thực vật chết đi, cơn mưa các chất hữu cơ này rơi qua cột nước biển và rút hết oxy ra. Hiện tượng rút oxy trong vùng nước biển sâu này dẫn tới nạn tuyệt chủng của quần thể động thực vật sống ở đáy biển”.

Turgeon cho biết ngày nay lớp chất hữu cơ trở thành đá phiến sét đen, chiếm gần 1/3 trữ lượng dầu có thể phục hồi được.

Đầu mối của hiện tượng ấm lên

Trong quá trình OAE2, chất hữu cơ dư thừa hút một lượng lớn khí nhà kính cacbon điôxit trong nước biển và khí quyển rồi chôn vùi lượng khí này dưới đáy biển.

Các nghiên cứu khác đã phát hiện ra rằng cần khoảng 10,000 đến 20,000 năm để nồng độ cácbon điôxit đạt được nồng độ cacbon điôxit như ngày nay.

Turgeon nhận đinh rằng tác động của hiện tượng đó chỉ là tạm thời. Sau khi núi lửa phun trào, nồng độ cacbon điôxit và nhiệt độ quay trở lại mức bình thường ở kỷ Phấn trắng.

Ông kết luận: “Hiện tượng này thực sự tồn tại nhưng chỉ trong một thời gian ngắn, nó cung cấp một số hiểu biết về hoạt động của bầu khí quyển”.

Theo Bralower bang Pennsylvania, không có hiện tượng nào kinh khủng như OAE2 sẽ xuất hiện trong tương lai gần.

Ông cho biết: “Chúng ta mới chỉ ở vạch xuất phát, không có cách nào ngoài việc xây dựng mô hình để dự đoán điều gì sẽ xảy ra trong tương lai”.