Ở vùng sa mạc xa xôi Tân Cương (Trung Quốc), từng có một kỳ quan khiến cả thế giới phải kinh ngạc - một thế giới bí mật mang tên “đại dương ngầm” đang lặng lẽ tồn tại, sự tồn tại của nó là một thách thức rất lớn đối với sự hiểu biết của chúng ta về thế giới tự nhiên.
Giải mã sự hình thành "đại dương ngầm"
Vào thời cổ đại, cấu trúc địa chất và môi trường khí hậu của Trái đất đã trải qua những thay đổi to lớn. Khoảng 500 triệu năm trước, chỉ có một siêu lục địa khổng lồ tên là Pangea. Tuy nhiên, theo thời gian, Pangea bắt đầu tan rã, hình thành nhiều vùng đất và lục địa nhỏ hơn.
Diện tích đại dương trong thời kỳ này tương đối nhỏ và ở trạng thái tương đối ổn định. Tuy nhiên, với sự phát triển hơn nữa của chuyển động mảng, môi trường địa lý biển cũng có những thay đổi đáng kể. Chính những thay đổi này đã kích hoạt sự hình thành các đại dương dưới lòng đất.
Các nhà khoa học Trung Quốc phát hiện dưới lòng sa mạc lưu vực Tarim, Tây Bắc Tân Cương, có lượng nước ngầm khổng lồ, có thể gấp 10 lần trữ lượng nước của Ngũ Đại Hồ tại Hoa Kỳ.
Các đại dương dưới bề mặt được hình thành thông qua sự tương tác giữa chuyển động của mảng và động lực học của lớp vỏ. Khi các mảng va chạm hoặc cọ xát với nhau, lớp vỏ đáy biển của đại dương cổ đại có thể bị ép và đẩy, khiến nó chìm sâu dưới lòng đất. Những khối nước biển bị chôn vùi này dần dần hình thành các đại dương dưới lòng đất.
Sự nâng lên và hạ xuống của lớp vỏ Trái đất cũng dẫn đến sự chìm xuống của các đại dương cổ đại. Ví dụ, khi lớp vỏ nổi lên, nước biển có thể bị nâng lên sâu dưới lòng đất, hình thành các đại dương dưới lòng đất.
Các đại dương dưới bề mặt được hình thành thông qua sự tương tác giữa chuyển động của lớp vỏ. (Ảnh minh họa).
Những đại dương ngầm này thường nằm ở độ sâu vài nghìn hoặc hàng chục nghìn mét và chứa lượng nước rất lớn. Sự tồn tại của chúng có tác động quan trọng đến vòng tuần hoàn nước và môi trường địa chất của Trái đất. Nước ngọt và nước mặn trong đại dương dưới lòng đất tương tác với nhau tạo ra các phản ứng hóa học có thể gây biến chất đá và ảnh hưởng hơn nữa đến cấu trúc vỏ Trái đất.
Thông qua sự phát triển của khoa học công nghệ hiện đại, chúng ta có thể khám phá và hiểu rõ hơn về những đại dương dưới lòng đất này. Các nhà khoa học Trái đất sử dụng công nghệ phát hiện sóng địa chấn và thiết bị thăm dò địa chất để nghiên cứu các đại dương dưới lòng đất. Những nghiên cứu này không chỉ giúp tiết lộ lịch sử tiến hóa của Trái đất mà còn giúp hiểu rõ sự phân bố và sử dụng tài nguyên nước.
Nồng độ muối trong nước của “đại dương ngầm” ở sa mạc Tân Cương khá cao. (Ảnh minh họa).
Đặc điểm “đại dương ngầm” ở sa mạc Tân Cương: Hồ nước mặn ẩn dưới lòng đất
Một trong những đặc điểm của đại dương ngầm là nước mặn. Nồng độ muối trong nước của “đại dương ngầm” ở sa mạc Tân Cương cao hơn nhiều so với hồ nước mặn, gần gấp đôi so với nước biển. Nồng độ muối cao là do nó bị bốc hơi trong thời gian dài do khí hậu sa mạc khiến nước đặc và giàu muối.
Một số vị trí của đại dương nằm sâu dưới lòng đất và cần phải đào và khoan sâu để tiếp cận, trong khi tại một số vị trí khác, nó nằm nông dưới lòng đất và có thể được duy trì bằng cách thấm tự nhiên và nạp lại từ các nguồn nước mặt. Dù sâu hay nông, sự tồn tại của nó vẫn phải phụ thuộc vào các cấu trúc địa chất đặc biệt, các đới đứt gãy và các hiện tượng địa chất khác.
Do môi trường sa mạc xung quanh nên nước là nguồn tài nguyên quý giá cho các sinh vật trong đại dương này. Mặc dù nó có độ mặn cao nhưng một số vi sinh vật và sinh vật phù du thích nghi với môi trường có độ mặn cao vẫn có thể tồn tại và phát triển trong đó.
Những hồ nước ngầm ẩn dưới lòng đất này cũng là nguồn tài nguyên quý giá cho nghiên cứu khoa học. Bằng cách nghiên cứu các mẫu nước và trầm tích từ các hồ này, các nhà khoa học có thể tìm hiểu về sự thay đổi khí hậu và môi trường trong lịch sử Trái đất. Ngoài ra, có thể có một số quần thể sinh học và hệ sinh thái chưa được biết đến trong các đại dương này, cung cấp các địa điểm thí nghiệm độc đáo cho nghiên cứu sinh học và sinh thái.
Giáo sư Li Yan – người đứng đầu nghiên cứu tại Viện Sinh thái và Địa lý Tân Cương của Viện Khoa học Trung Quốc ở Urumqi, thủ đô Tân Cương – nói với tờ South China Morning Post : “Chưa bao giờ người ta dám tưởng tượng có nhiều nước như vậy dưới cát”.
Môi trường sinh thái của đại dương dưới lòng đất
Chìa khóa cho sự thích nghi của sinh vật biển dưới lòng đất với các điều kiện khắc nghiệt là nguồn năng lượng quang hợp và hóa học của nó. Do thiếu ánh sáng Mặt Trời, sinh vật biển dưới lòng đất không thể dựa vào quá trình quang hợp để lấy năng lượng từ ánh sáng Mặt Trời. Thay vào đó, chúng dựa vào năng lượng hóa học, sử dụng hydrogen sulfide, metan và các hóa chất khác để tổng hợp hóa học. Hình thức trao đổi chất đặc biệt này, được gọi là tổng hợp hóa học, cho phép sinh vật biển dưới lòng đất tồn tại.
Sinh vật biển dưới lòng đất cũng cần thích nghi với môi trường áp suất cao. Bởi vì đại dương ngầm nằm trong đại dương sâu nên nó chịu áp lực rất lớn. Trong trường hợp bình thường, áp suất tăng thêm 1 atm cứ sau 10 mét. Trong các đại dương dưới lòng đất, áp suất có thể lớn hơn hàng trăm lần so với áp suất bề mặt. Đối với hầu hết các sinh vật, áp suất như vậy sẽ gây đứt gãy hoặc hư hỏng cấu trúc tế bào, nhưng sinh vật biển dưới lòng đất đã phát triển các cấu trúc đặc biệt để thích nghi với môi trường áp suất cao.
Sinh vật biển dưới lòng đất cũng cần thích nghi với môi trường áp suất cao. (Ảnh minh họa).
Màng tế bào và protein của những sinh vật này có đặc tính chống lại áp suất cao. Lipid trong màng tế bào có mật độ cao hơn và các giọt lipid nhỏ hơn, do đó tăng cường tính ổn định và khả năng chịu đựng của màng. Protein cũng có cấu trúc ổn định hơn để chịu được tác động của môi trường áp suất cao. Ngoài ra, trong cơ thể sinh vật biển dưới lòng đất còn có một số chất có tác dụng ngăn ngừa tổn thương màng tế bào và protein, chẳng hạn như protein chống đông và chất chống oxy hóa.
Ngoài việc thích nghi với môi trường áp suất cao, sinh vật biển dưới lòng đất còn phải đối phó với nhiệt độ thấp. Nhiệt độ của đại dương dưới lòng đất thường dưới 0 độ C, thấp hơn rất nhiều so với nhiệt độ bề mặt. Chìa khóa để thích nghi với môi trường nhiệt độ thấp là cấu trúc và chất của màng tế bào. Hàm lượng cao các axit béo không bão hòa trong màng tế bào có thể làm giảm điểm đóng băng của màng và giữ cho màng tế bào luôn ở trạng thái lỏng. Ngoài ra, các sinh vật biển dưới lòng đất còn tiết ra chất polysaccharide ngoại bào để tạo thành lớp bảo vệ ngăn chặn các tinh thể băng làm tổn hại màng tế bào và cấu trúc tế bào.
Sự thích nghi sinh thái của các sinh vật biển dưới lòng đất còn liên quan đến môi trường tương đối ổn định của chúng. Do đại dương dưới lòng đất không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng bên ngoài và biến đổi khí hậu nên các sinh vật ở đây không cần phải đối phó với những căng thẳng do những yếu tố thay đổi này gây ra. Điều này cho phép sinh vật biển dưới lòng đất sống trong môi trường ổn định hơn và thích nghi tốt hơn với các điều kiện khắc nghiệt của nó.