Phát hiện thấy đất hóa thạch chứa đầy carbon

(khoahoc.tv) - Những tầng đất đã hình thành trên bề mặt trái đất hàng nghìn năm trước và hiện nay chôn sâu dưới lòng đất được phát hiện thấy là rất giàu carbon, bổ sung thêm một chiều hướng mới cho chu trình carbon của trái đất.

Phát hiện này đã được trình bày trên tạp chí Nature Geoscience, là một phát hiện quan trọng vì nó cho thấy những tầng đất sâu có thể có các kho carbon hữu cơ được chôn lấp từ lâu mà các kho này thông qua xói mòn, canh tác nông nghiệp, phá rừng, khai thác khoáng sản và các hoạt động khác của loài người, đóng góp vào biến đổi khí hậu toàn cầu.

“Có vô vàn carbon ở dưới lòng đất nơi mà chưa được đánh giá”, Erika Marin-Spiotta, một trợ lý giáo sư địa lý tại trường đại học Wisconsin Madison và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết. “Người ta cho rằng có rất ít carbon trong lớp đất sâu hơn. Hầu hết các nghiên cứu chỉ thực hiện trên tầng đất mặt 30cm trên cùng. Nghiên cứu của chúng tôi đang cho thấy có khả năng là chúng ta đã đánh giá quá thấp lượng carbon trong đất”.

Đất được nghiên cứu bởi Marin-Spiotta và các đồng nghiệp của bà, được biết đến là đất Brady, được hình thành khoảng 15.000 và 13.500 năm trước tại khu vực hiện nay là Nebraska, Kansas và các khu vực khác thuộc Great Plains. Loại đất này nằm ở độ sâu 6,5m dưới bề mặt hiện nay và bị chôn vùi do sự tích tụ một khối lượng lớn bụi gọi là hoàng thổ bắt đầu khoảng 10.000 năm trước, khi các sông băng bao phủ phần lớn khu vực Bắc Mỹ bắt đầu rút đi.

Khu vực nơi mà đất Brady hình thành không phải bị đóng băng, nhưng trải qua biến đổi căn bản khi sự rút lui của sông băng tại bán cầu Bắc đã gây ra một sự thay đổi khí hậu đột ngột, bao gồm các biến đổi về thảm thực vật và một chế độ cháy rừng, góp phần vào việc cô lập carbon khi đất nhanh chóng bị chôn vùi do tích lũy hoàng thổ.

“Hầu hết carbon (trong đất Brady) là carbon cháy không nguyên bản hoặc carbon đen”, Marin-Spiotta, người đứng đầu nhóm nghiên cứu đã sử dụng một loạt các phương pháp phân tích mới, bao gồm cả phân tích quang phổ và phân tích đồng vị để phân tích đất và thành phần hóa học của đất nhấn mạnh. “Dường như số lượng đám cháy nhiều một cách đáng kinh ngạc”.

Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Marin-Spiotta cũng phát hiện ra các chất hữu cơ từ các thực vật cổ đại, nhờ được bao phủ bởi lớp bụi hoàng thổ dày nên đã không bị phân hủy hoàn toàn. Việc chôn lấp như vậy giúp cô lập đất không bị các quá trình sinh học mà các quá trình sinh học này thường phá vỡ carbon trong đất.

Theo giáo sư địa lý UW-Madison thì, những loại đất bị chôn vùi như vậy không phải chỉ duy nhất ở Great Plain mà xảy ra khắp nơi trên toàn cầu.

Nghiên cứu cho thấy carbon hữu cơ hóa thạch trong đất bị chôn vùi là phổ biến, và khi con người ngày càng tác động đến cảnh quan thông qua hàng loạt các hoạt động, sẽ đóng góp vào tiềm năng gây biến đổi khí hậu khi carbon hữu cơ bị giữ trong môi trường khô hạn và bán khô hạn được đưa trở lại môi trường.

Nguyên tố carbon đi vào nhiều dạng và nhiều chu trình thông qua môi trường – đất, biển và không khí – cũng giống như nước trải qua nhiều dạng và qua chu trình thông qua đất, các đại dương và không khí. Các nhà khoa học đã biết từ lâu về khả năng lữu trữ carbon trong đất, khả năng hấp thụ carbon, và carbon trong đất có thể được giải phóng vào khí quyển thông qua phân hủy sinh học.

Đất được chôn sâu được nghiên cứu bởi Marin-Spiotta, Mason và các đồng nghiệp của họ, một dải đất đen dày 1m nằm dưới sâu bề mặt hiện tại, là một sự lưu trữ về môi trường trong quá khứ, các nhà nghiên cứu giải thích. Tầng đất này cung cấp hình ảnh nhanh về một môi trường trải qua các biến đổi lớn dẫn tới một khí hậu biến đổi. Sự rút lui của các sông băng đã báo hiệu một trái đất ấm, và dường như góp phần vào một môi trường thay đổi bằng cách thiết lập một giai đoạn gia tăng cháy rừng.

“Trái đất đã ấm dần lên trong suốt giai đoạn đất Brady hình thành”, Mason nói. “Các đám cỏ mùa ấm đã tăng lên và sự lan rộng của chúng trên mặt đất gần như chắc chắn liên quan đến nhiệt độ tăng”.

Sự rút lui của các sông băng cũng thiết lập trong sự chuyển động một kỷ nguyên khi hoàng thổ bắt đầu bao phủ các mảng lớn của mặt đất cổ đại. Về cơ bản, bụi – đặc trưng của hoàng thổ - có thể dày hơn 50m tại các bộ phận của miền Trung Tây Hoa Kỳ và các khu vực thuộc Trung Quốc. Nó trùm lên các khu vực rộng lớn, bao gồm hàng trăm km² trầm tích.