Núi lửa: Nguyên nhân gây ra vụ tuyệt chủng hàng loạt lớn nhất lịch sử Trái Đất

Kỷ Permi kết thúc với sự kiện tuyệt chủng trên quy mô rộng nhất được ghi lại trong cổ sinh vật học: Sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi-kỷ Trias, vơi 90% đến 95% các loài sinh vật biển đã tuyệt diệt, cũng như khoảng 70% loài sinh vật trên cạn. Ở mức độ riêng rẽ, các nhà khoa học cho rằng có tới 99,5% số lượng các loại sinh vật khác nhau trên Trái đất lúc đó đã biến mất do hậu quả của sự kiện này.

Chúng ta đều biết sự thay đổi theo chiều hướng cực đoan trong thời gian ngắn của khí hậu Trái Đất là nguyên nhân chính tạo ra các cuộc đại tuyệt chủng cách đây hàng trăm triệu năm, nhưng đâu là yếu tố chính gây ra sự thay đổi này hiện vẫn đang là chủ để gây tranh cãi. Một nghiên cứu gần đây có thể đã đưa ra được câu trả lời thuyết phục.

Theo đó, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đến từ Nhật Bản, Mỹ và Trung Quốc cho biết họ đã tìm thấy nhiều bằng chứng cụ thể hơn về nguyên nhân chính gây ra cuộc đại tuyệt chủng lớn nhất mà lịch sử sự sống trên Trái Đất từng ghi nhận: Núi lửa.

Cụ thể, nhóm nghiên đã tập trung vào hai sự kiện phun trào rời rạc: Một sự kiện chưa từng được biết đến trước đây, trong khi sự kiện còn lại được cho là nguyên nhân dẫn đến việc hàng loạt sinh vật biển và trên cạn gần như biến mất. Trái đất từng phải đối mặt với 5 sự kiện tuyệt chủng hàng loạt kể từ khi có sự tiến hóa của các loài động vật sơ khai cách đây 450-600 triệu năm. Trong đó sự kiện ba là thảm khốc nhất và được cho là bắt nguồn bởi sự phun trào của Siberian Traps - một vành đai núi lửa khổng lồ thời bấy giờ. Tuy nhiên vấn đề nằm ở chỗ đầu là mối tương quan giữa vụ phun trào của Siberian Traps và cuộc đại tuyệt chủng này.

Chất làm giàu thủy ngân trầm tích - sản phẩm của các vụ phun trào núi lửa lớn - đã được phát hiện trong hàng chục loại đá trầm tích từ cuối kỷ Permi. Những tảng đá này tìm thấy lắng đọng trong đất liền, ở các vùng biển nông và đại dương trung tâm. Về cơ bản, thủy ngân có thể có nguồn gốc từ sự lắng đọng trực tiếp trong khí quyển của khí thải núi lửa và quá trình oxy hóa chất hữu cơ trên cạn khi xảy ra sự tàn phá đất/thực vật trên quy mô lớn - gọi là xáo trộn sinh thái trên cạn.

Vậy núi nữa có vai trò gì trong tấn thảm kịch này? Các nhà khoa học đã tiến hành thu thập một số mẫu đá trầm tích từ hai nơi - miền nam Trung Quốc và Ý - sau đó phân tích các phân tử hữu cơ và thủy ngân (Hg) trong đó. Họ phát hiện thấy lượng làm giàu coronene-Hg cao gấp hai lần, cùng với sự xáo trộn sinh thái trên cạn và tuyệt chủng hàng loạt sau đó ở cả hai khu vực lấy mẫu.

“Chúng tôi tin rằng đây là sản phẩm của những vụ phun trào núi lửa cực lớn, bởi sự bất thường của coronene được hình thành do quá trình đốt cháy ở nhiệt độ cao hơn bình thường. Các tác động của mắc-ma hoặc tiểu hành tinh/sao chổi ở nhiệt độ cao có thể làm giàu coronene như vậy”, đại diện nhóm nghiên cứu cho biết.

Từ khía cạnh núi lửa, điều này có thể xảy ra do quá trình đốt cháy chất hữu cơ sống và hóa thạch ở nhiệt độ cao hơn từ các dòng dung nham và mắc-ma xâm nhập theo chiều ngang vào than trầm tích và dầu. Mức độ khác nhau của sự làm giàu coronene-thủy ngân cho thấy hệ sinh thái trên cạn bị phá vỡ bởi những thay đổi môi trường toàn cầu nhỏ hơn hệ sinh thái biển.

Những vụ phun trào núi lửa khổng lồ có thể tạo ra các một lượng cực lớn khí axit sulfuric trong tầng bình lưu và carbon dioxide trong khí quyển - là nguyên nhân gây ra những thay đổi khí hậu toàn cầu. Ngoài ra, khí này có thể tiêu hủy ozon trong các tầng trên của khí quyển, làm cho bức xạ tia cực tím lại tiếp tục giết chết nốt các loài sinh vật trên cạn.

Coronene là một hydrocacbon thơm đa vòng có độ cô đặc lớn, đòi hỏi nguồn năng lượng cao hơn đáng kể để hình thành so với các PAH nhỏ hơn. Do đó, quá trình đốt cháy ở nhiệt độ cao của núi lửa có thể làm giàu coronene. Điều này có nghĩa là quá trình đốt cháy hydrocacbon trong đá trầm tích ở nhiệt độ cao do sự xâm nhập ngang của magma tạo thành CO2 và CH4 gây ra áp suất cao và phun trào dẫn đến hiện tượng nóng lên toàn cầu và sự tuyệt chủng hàng loạt. Nồng độ coronene-thủy ngân trước hết đã chứng minh rằng quá trình đốt cháy hydrocacbon trong núi lửa đã góp phần vào sự tuyệt chủng do sự nóng lên toàn cầu.

Nói theo cách dễ hiểu hơn, sự phun trào magma lên bề mặt Trái đất đã nhấn chìm tất cả trong biển lửa. Bên cạnh đó, bụi và khí carbonic tràn ngập không khí, gây hiệu ứng nhà kính khiến Trái đất càng trở nên nóng hơn bao giờ hết. Dưới đại dương, các dòng hải lưu thay đổi đã làm biến mất nhiều hệ sinh thái, khiến sự sống trở nên vô cùng mong manh. Song song với đó, cháy rừng xảy ra khắp thế giới, cây xanh không thể quang hợp, dẫn đến sự tuyệt chủng của hầu hết các loài sinh vật sinh sống trên hành tinh.

Các nhà khoa học hiện đang nghiên cứu các vụ tuyệt chủng hàng loạt khác với hy vọng hiểu thêm về nguyên nhân và quá trình đằng sau chúng.