- Tham gia
- 25/11/2012
- Bài viết
- 351
(kenhsinhvien.vn) Những dấu tích khác thường ở Texas là minh chứng cho sự kiện đã xảy ra khi tiểu hành tinh Chicxulub làm bốc hơi một lớp đá dày giải phóng khí siêu nhiệt và khởi đầu một thời kỳ biến động khí hậu tàn khốc.
Vụ va chạm với tiểu hành tinh khoảng 66 triệu năm trước đã vĩnh viễn thay đổi quỹ đạo sự sống trên Trái Đất. Các nhà khoa học ngày nay đã dùng các mảnh vỡ cổ xưa để đo nhiệt độ nóng rực của bụi khí phát tán từ địa điểm va chạm. Tranh minh hoạ của Detlev Van Ravenswaay.
Những đốm trắng li ti điểm xuyết trên vùng đá vụn dọc sông Brazox của Texas. Trong mắt người quan sát thông thường, những hạt này có vẻ giống những hạt cát không có gì nổi bật, nhưng bên trong hình dạng kỳ dị đó chứa manh mối về ngày tàn khốc nhất trong lịch sử của hành tinh chúng ta.
Khoảng 66 triệu năm trước, một tiểu hành tinh rộng 6 dặm đã đâm sầm vào đại dương ngoài khơi bờ biển bán đảo Yucatán của Mexico, khắc nên một miệng hố rộng 110 dặm được gọi là Chicxulub. Trong thoáng chốc, quỹ đạo sự sống trên Trái Đất đã vĩnh viễn bị thay đổi. Vụ va chạm đã tạo ra những vụ cháy rừng và sóng thần rộng khắp hàng ngàn dặm. Sau đó sự biến động khí hậu toàn cầu – một thời kỳ lạnh đi đáng kể xen kẽ một thời kỳ nóng ấm kéo dài – đã dẫn đến sự tuyệt chủng của khoảng 75% muôn loài, kể cả những loài khủng long phi chim.
Vùng va chạm
Năng lượng từ vụ va chạm với tiểu hành tinh tạo ra miệng hố Chicxulub đã làm bốc hơi một phần đất đá nằm dưới, tạo ra đám mây bụi khí cực nóng cuồn cuộn. Các nhà khoa học đã nghiên cứu hoá học của những khối vật chất li ti đổ xuống từ đám mây đó, thu thập cách miệng hố va chạm hơn 1000 dặm, phát hiện đám khí này ước tính từng đạt tới 155 độ C.
Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Geology lấy những đốm trắng li ti ấy ở Texas, được gọi là lapillii, để tiết lộ những chi tiết mới hấp dẫn về sự kiện đã xảy ra trong vài phút sau vụ va chạm định mệnh: Tiểu hành tinh đã lao xuống quá mạnh đến mức nó ngay lập tức làm bốc hơi một lớp đá cacbonat dày bên dưới, tạo ra cột khí siêu nhiệt cuồn cuộn lên cùng với một lớp vụn đá văng ra khỏi bề mặt.
Lapilli hình thành trong mớ hỗn độn địa chất gồm hơi nước và bụi này, sau đó trút xuống nơi ngày nay là Mexico, Belize, Texas, và thậm chí là New Jersey. “Về cơ bản chúng sẽ hình thành trong tích tắc”, nhà địa hoá học Gregory Henkes cho biết.
Một phân tích hoá học đã phát hiện lapilli hình thành khi nhiệt độ tăng vọt lên 155 độ C, ngụ ý về một vùng tàn phá có phạm vi hơn một ngàn dặm tính từ tâm miệng hố chỉ trong vỏn vẹn vài phút.
Lapilli cũng có thể chứa manh mối về lượng cacbon dioxit còn lại trong khí quyển sau vụ va chạm, cuối cùng gây ra thời kỳ nóng lên toàn cầu diễn ra trong 100.000 năm theo một ước tính. Những gợn sóng cổ xưa lên các hệ sinh thái Trái Đất từ lần biến chuyển khí hậu này vẫn còn tương quan đến ngày nay.
Con người vốn đang “thực hiện những thí nghiệm của chính mình” khi chúng ta bơm khí nhà kính vào khí quyển, nhà khoa học hành tinh Brandon Johnson nêu quan điểm. “Nếu chúng ta có thể hiểu tác động của nó 66 triệu năm trước, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về tác động của nó ngày nay.”
Hoá nhiệt kế
Lapilli được phân tích trong nghiên cứu mới được thu thập vào những năm 1990 từ một mõm đá nhỏ ở miền trung Texas dọc sông Brazos. Những mảnh đá tí hon từ dạo ấy đã hàm chứa nhiều bí ẩn, bao gồm cả quá trình hình thành của chúng.
Lapilli xuất hiện nhiều trong trầm tích một số loại phun trào núi lửa, tại đó chúng hình thành trong cột tàn tro khi những khối thuỷ tinh vụn kết dính với nhau bằng nước. “Nó khá giống cách mưa đá hình thành”, Johnson cho biết.
Lapilli cũng được tìm thấy xung quanh một số miệng hố va chạm, nhưng vẫn chưa rõ chúng có hình thành theo cùng một cách hay không. Phân tích đồng vị cacbon và oxi trong nghiên cứu mới này thiên về một cơ chế đã được đề xuất trước đây: Khí đặc từ đá cacbon bốc hơi có thể đóng vai trò như hồ keo lapilli, kết dính những cục tí hon lại với nhau. Johnson và một đồng nghiệp cho rằng một cơ chế tương tự cũng đứng sau sự hình thành lapilli trên mặt trăng, nơi vốn rất khan hiếm nước.
Ngoài ra, những liên kết giữa đồng vị nặng của cacbon và oxi trở nên hiếm hơn ở nhiệt độ cao. Từ thực tế đó và một phương pháp gọi là phân tích đồng vị kết tụ, các nhà khoa học đã đo được nhiệt độ của đám mây khí phát tán hành triệu năm trước.
Thách thức với phân tích này là việc xác định lapilli sau đó không bị thay đổi, chẳng hạn như sức nóng từ quá trình chôn sâu sẽ làm sai lệch nhiệt độ được ghi nhận. Nên các nhà nghiên cứu cũng phân tích vỏ cacbonat của những động vật biển nhỏ bé là foram được bảo quản khoảng cùng thời gian quanh đó. Những liên kết nặng của foram phù hợp với nhiệt độ bề mặt biển dự kiến từ thời kỳ đó, cho thấy rằng nhiệt độ lapilli cũng được bảo toàn.
Kết quả cho thấy những hạt đá li ti hình thành ở nhiệt độ 155 độ C.
“Đối với sinh quyển, điều này sẽ rất tàn khốc”, nhà địa hoá học Steven Goderis cho biết.
Tìm ra chính xác phạm vi lan truyền của hoả ngục khí này từ vị trí va chạm là một công việc gian truân. Các nhà nghiên cứu không ngừng tranh luận góc độ và hướng chính xác của tiểu hành tinh khi nó đâm sầm vào bề mặt Trái Đất, vì sẽ giúp xác định được những khu vực bị tiểu hành tinh thổi văng ra nhiều nhất. Goderis lưu ý rằng nghiên cứu bổ sung về lapilli ở Mexico có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về những thay đổi khi nhiệt độ lan truyền. Nhưng lạ thay, lapilli không được tìm thấy ở mọi khu vực xung quanh miệng hố va chạm, và các nhà khoa học cũng chưa hiểu rõ nguyên nhân.
Một nhân tố chưa xác định khác là lapilli hình thành khi nào và ở đâu dọc theo quỹ đạo va chạm. “Tôi hy vọng những nghiên cứu dạng này cuối cùng sẽ đưa ra được kết luận”, nhà địa chất học David Kring chia sẻ.
Tinh cầu lửa thay đổi thế giới
Những mô hình trước đây cho thấy vụ va chạm thậm chí còn khiến nhiệt độ khí quyển tăng cao hơn. Do đó lapilli hình thành ở nhiệt độ cao cũng là điều không quá ngạc nhiên.
“Điểm mới là họ đã xác định được nhiệt độ trên một đối tượng cụ thể”, Kring cho biết.
Một số ước tính cho thấy những khí nóng sáng phát ra từ vụ va chạm hình thành nên một quả cầu lửa lớn bức xạ rất nhiều nhiệt, làm cháy rừng trong phạm vi 1500 dặm. Các nhà khoa học cho rằng nhiệt độ đã tăng lên khi các mảnh vỡ bị nổ ra rơi ngược xuống Trái Đất. Khi những mảnh vỡ này vừa rơi vừa “gào rú trong khí quyển”, nó thiêu đốt không khí và nướng chín những dải đất rộng lớn.
Xung quanh vị trí va chạm, nhiệt độ sẽ đủ cao để khiến thực vật đồng loạt bắt lửa. Những mảnh vỡ cũng bay quanh Trái Đất, tập trung ở phía đối diện của hành tinh, tại đó nó có thể cũng đã bắt lửa tương tự.
Burtt và Henkes đều xem nghiên cứu mới này là điểm khởi đầu. Một điểm quan trọng để nghiên cứu trong tương lai liên quan đến xung cacbon dioxit được giải phóng khi tiểu hành tinh làm bốc hơi một lượng lớn đá cacbonat.
Lapilli hình thành trong đám mây khí sẽ tiêu thụ hết lượng cacbon dioxit này, có lẽ gây ảnh hưởng đến sự biến động khí hậu toàn cầu nhiều năm sau vụ tấn công của tiểu hành tinh. Hỗn hợp khí từ vụ va chạm, bao gồm sunfua, cacbon dioxit và hơi nước, đẩy thế giới vào sự chuyển biến dữ dội từ lạnh giá đến ấm nóng, làm sụp đổ lưới thức ăn và đẩy vô số loài vào vòng xoáy tuyệt chủng. Việc nghiên cứu lượng khí ảnh hưởng đến khí hậu đã được giải phóng ra này là rất quan trọng để hiểu cặn kẽ nguyên nhân khiến nhiều loài tận diệt – một câu hỏi mà các nhà khoa học vẫn đang tìm lời giải.
Và khía cạnh này của câu chuyện không hoàn toàn là quá cũ. “Có một sự kiện nhân chủng học cấp độ tiệt chủng đang xảy ra ngay lúc này”, Henkes cho biết, đề cập đến sự suy giảm mạnh trong đa dạng sinh học mà con người đã và đang gây ra từ việc thải khí nhà kính, thay đổi mục đích sử dụng đất, nhập nội loài xâm hại, v.v…
Những thay đổi ở hiện tại không đột ngột như một vụ va chạm với tiểu hành tinh, nhưng những tác động sẽ âm vang khắp sinh quyển hàng thiên niên kỷ.
Vụ va chạm với tiểu hành tinh khoảng 66 triệu năm trước đã vĩnh viễn thay đổi quỹ đạo sự sống trên Trái Đất. Các nhà khoa học ngày nay đã dùng các mảnh vỡ cổ xưa để đo nhiệt độ nóng rực của bụi khí phát tán từ địa điểm va chạm. Tranh minh hoạ của Detlev Van Ravenswaay.
Những đốm trắng li ti điểm xuyết trên vùng đá vụn dọc sông Brazox của Texas. Trong mắt người quan sát thông thường, những hạt này có vẻ giống những hạt cát không có gì nổi bật, nhưng bên trong hình dạng kỳ dị đó chứa manh mối về ngày tàn khốc nhất trong lịch sử của hành tinh chúng ta.
Khoảng 66 triệu năm trước, một tiểu hành tinh rộng 6 dặm đã đâm sầm vào đại dương ngoài khơi bờ biển bán đảo Yucatán của Mexico, khắc nên một miệng hố rộng 110 dặm được gọi là Chicxulub. Trong thoáng chốc, quỹ đạo sự sống trên Trái Đất đã vĩnh viễn bị thay đổi. Vụ va chạm đã tạo ra những vụ cháy rừng và sóng thần rộng khắp hàng ngàn dặm. Sau đó sự biến động khí hậu toàn cầu – một thời kỳ lạnh đi đáng kể xen kẽ một thời kỳ nóng ấm kéo dài – đã dẫn đến sự tuyệt chủng của khoảng 75% muôn loài, kể cả những loài khủng long phi chim.
Vùng va chạm
Năng lượng từ vụ va chạm với tiểu hành tinh tạo ra miệng hố Chicxulub đã làm bốc hơi một phần đất đá nằm dưới, tạo ra đám mây bụi khí cực nóng cuồn cuộn. Các nhà khoa học đã nghiên cứu hoá học của những khối vật chất li ti đổ xuống từ đám mây đó, thu thập cách miệng hố va chạm hơn 1000 dặm, phát hiện đám khí này ước tính từng đạt tới 155 độ C.
Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Geology lấy những đốm trắng li ti ấy ở Texas, được gọi là lapillii, để tiết lộ những chi tiết mới hấp dẫn về sự kiện đã xảy ra trong vài phút sau vụ va chạm định mệnh: Tiểu hành tinh đã lao xuống quá mạnh đến mức nó ngay lập tức làm bốc hơi một lớp đá cacbonat dày bên dưới, tạo ra cột khí siêu nhiệt cuồn cuộn lên cùng với một lớp vụn đá văng ra khỏi bề mặt.
Lapilli hình thành trong mớ hỗn độn địa chất gồm hơi nước và bụi này, sau đó trút xuống nơi ngày nay là Mexico, Belize, Texas, và thậm chí là New Jersey. “Về cơ bản chúng sẽ hình thành trong tích tắc”, nhà địa hoá học Gregory Henkes cho biết.
Một phân tích hoá học đã phát hiện lapilli hình thành khi nhiệt độ tăng vọt lên 155 độ C, ngụ ý về một vùng tàn phá có phạm vi hơn một ngàn dặm tính từ tâm miệng hố chỉ trong vỏn vẹn vài phút.
Lapilli cũng có thể chứa manh mối về lượng cacbon dioxit còn lại trong khí quyển sau vụ va chạm, cuối cùng gây ra thời kỳ nóng lên toàn cầu diễn ra trong 100.000 năm theo một ước tính. Những gợn sóng cổ xưa lên các hệ sinh thái Trái Đất từ lần biến chuyển khí hậu này vẫn còn tương quan đến ngày nay.
Con người vốn đang “thực hiện những thí nghiệm của chính mình” khi chúng ta bơm khí nhà kính vào khí quyển, nhà khoa học hành tinh Brandon Johnson nêu quan điểm. “Nếu chúng ta có thể hiểu tác động của nó 66 triệu năm trước, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về tác động của nó ngày nay.”
Hoá nhiệt kế
Lapilli được phân tích trong nghiên cứu mới được thu thập vào những năm 1990 từ một mõm đá nhỏ ở miền trung Texas dọc sông Brazos. Những mảnh đá tí hon từ dạo ấy đã hàm chứa nhiều bí ẩn, bao gồm cả quá trình hình thành của chúng.
Lapilli xuất hiện nhiều trong trầm tích một số loại phun trào núi lửa, tại đó chúng hình thành trong cột tàn tro khi những khối thuỷ tinh vụn kết dính với nhau bằng nước. “Nó khá giống cách mưa đá hình thành”, Johnson cho biết.
Lapilli cũng được tìm thấy xung quanh một số miệng hố va chạm, nhưng vẫn chưa rõ chúng có hình thành theo cùng một cách hay không. Phân tích đồng vị cacbon và oxi trong nghiên cứu mới này thiên về một cơ chế đã được đề xuất trước đây: Khí đặc từ đá cacbon bốc hơi có thể đóng vai trò như hồ keo lapilli, kết dính những cục tí hon lại với nhau. Johnson và một đồng nghiệp cho rằng một cơ chế tương tự cũng đứng sau sự hình thành lapilli trên mặt trăng, nơi vốn rất khan hiếm nước.
Ngoài ra, những liên kết giữa đồng vị nặng của cacbon và oxi trở nên hiếm hơn ở nhiệt độ cao. Từ thực tế đó và một phương pháp gọi là phân tích đồng vị kết tụ, các nhà khoa học đã đo được nhiệt độ của đám mây khí phát tán hành triệu năm trước.
Thách thức với phân tích này là việc xác định lapilli sau đó không bị thay đổi, chẳng hạn như sức nóng từ quá trình chôn sâu sẽ làm sai lệch nhiệt độ được ghi nhận. Nên các nhà nghiên cứu cũng phân tích vỏ cacbonat của những động vật biển nhỏ bé là foram được bảo quản khoảng cùng thời gian quanh đó. Những liên kết nặng của foram phù hợp với nhiệt độ bề mặt biển dự kiến từ thời kỳ đó, cho thấy rằng nhiệt độ lapilli cũng được bảo toàn.
Kết quả cho thấy những hạt đá li ti hình thành ở nhiệt độ 155 độ C.
“Đối với sinh quyển, điều này sẽ rất tàn khốc”, nhà địa hoá học Steven Goderis cho biết.
Tìm ra chính xác phạm vi lan truyền của hoả ngục khí này từ vị trí va chạm là một công việc gian truân. Các nhà nghiên cứu không ngừng tranh luận góc độ và hướng chính xác của tiểu hành tinh khi nó đâm sầm vào bề mặt Trái Đất, vì sẽ giúp xác định được những khu vực bị tiểu hành tinh thổi văng ra nhiều nhất. Goderis lưu ý rằng nghiên cứu bổ sung về lapilli ở Mexico có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về những thay đổi khi nhiệt độ lan truyền. Nhưng lạ thay, lapilli không được tìm thấy ở mọi khu vực xung quanh miệng hố va chạm, và các nhà khoa học cũng chưa hiểu rõ nguyên nhân.
Một nhân tố chưa xác định khác là lapilli hình thành khi nào và ở đâu dọc theo quỹ đạo va chạm. “Tôi hy vọng những nghiên cứu dạng này cuối cùng sẽ đưa ra được kết luận”, nhà địa chất học David Kring chia sẻ.
Tinh cầu lửa thay đổi thế giới
Những mô hình trước đây cho thấy vụ va chạm thậm chí còn khiến nhiệt độ khí quyển tăng cao hơn. Do đó lapilli hình thành ở nhiệt độ cao cũng là điều không quá ngạc nhiên.
“Điểm mới là họ đã xác định được nhiệt độ trên một đối tượng cụ thể”, Kring cho biết.
Một số ước tính cho thấy những khí nóng sáng phát ra từ vụ va chạm hình thành nên một quả cầu lửa lớn bức xạ rất nhiều nhiệt, làm cháy rừng trong phạm vi 1500 dặm. Các nhà khoa học cho rằng nhiệt độ đã tăng lên khi các mảnh vỡ bị nổ ra rơi ngược xuống Trái Đất. Khi những mảnh vỡ này vừa rơi vừa “gào rú trong khí quyển”, nó thiêu đốt không khí và nướng chín những dải đất rộng lớn.
Xung quanh vị trí va chạm, nhiệt độ sẽ đủ cao để khiến thực vật đồng loạt bắt lửa. Những mảnh vỡ cũng bay quanh Trái Đất, tập trung ở phía đối diện của hành tinh, tại đó nó có thể cũng đã bắt lửa tương tự.
Burtt và Henkes đều xem nghiên cứu mới này là điểm khởi đầu. Một điểm quan trọng để nghiên cứu trong tương lai liên quan đến xung cacbon dioxit được giải phóng khi tiểu hành tinh làm bốc hơi một lượng lớn đá cacbonat.
Lapilli hình thành trong đám mây khí sẽ tiêu thụ hết lượng cacbon dioxit này, có lẽ gây ảnh hưởng đến sự biến động khí hậu toàn cầu nhiều năm sau vụ tấn công của tiểu hành tinh. Hỗn hợp khí từ vụ va chạm, bao gồm sunfua, cacbon dioxit và hơi nước, đẩy thế giới vào sự chuyển biến dữ dội từ lạnh giá đến ấm nóng, làm sụp đổ lưới thức ăn và đẩy vô số loài vào vòng xoáy tuyệt chủng. Việc nghiên cứu lượng khí ảnh hưởng đến khí hậu đã được giải phóng ra này là rất quan trọng để hiểu cặn kẽ nguyên nhân khiến nhiều loài tận diệt – một câu hỏi mà các nhà khoa học vẫn đang tìm lời giải.
Và khía cạnh này của câu chuyện không hoàn toàn là quá cũ. “Có một sự kiện nhân chủng học cấp độ tiệt chủng đang xảy ra ngay lúc này”, Henkes cho biết, đề cập đến sự suy giảm mạnh trong đa dạng sinh học mà con người đã và đang gây ra từ việc thải khí nhà kính, thay đổi mục đích sử dụng đất, nhập nội loài xâm hại, v.v…
Những thay đổi ở hiện tại không đột ngột như một vụ va chạm với tiểu hành tinh, nhưng những tác động sẽ âm vang khắp sinh quyển hàng thiên niên kỷ.
Dịch bởi Kenhsinhvien.vn
(Theo National Geographic)
(Theo National Geographic)
