Chuyển động của mảng kiến tạo và mực nước biển giảm từng ngăn cách biển Địa Trung Hải với Đại Tây Dương, khiến nước biển bốc hơi và tạo thành lưu vực mặn rộng lớn.
Trước đây, biển Địa Trung Hải từng biến đổi thành một lưu vực mặn khổng lồ cách đây khoảng nửa triệu năm. Bằng chứng về sự xáo trộn địa chất này vẫn còn tồn tại ngày nay và có khả năng thảm họa tương tự có thể xảy ra lần nữa trong tương lai, theo IFL Science. Sự kiện này mang tên khủng hoảng mặn Messinian. Theo giả thuyết của giới nghiên cứu, thay đổi về mực nước biển khiến Đại Tây Dương không thể chảy vào biển Địa Trung Hải, đẩy vùng biển vào thời kỳ khô cạn gần như hoàn toàn 5,33 - 5,97 triệu năm trước.
Mô phỏng Địa Trung Hải trong thời kỳ khủng hoảng mặn Messinian. (Ảnh: Paubahi).
Nhiều nhà khoa học cho rằng khủng hoảng mặn Messinian từng xảy ra do phát hiện một lớp muối dày 1, km dọc đáy biển Địa Trung Hải, lần đầu tiên được xác nhận vào đầu thập niên 1970. Tuy nhiên, không phải mọi học giả đều thống nhất về bản chất hoặc quy mô của sự kiện.
Một trong những lý do chính gây ra khủng hoảng mặn Messinian nhiều khả năng là chuyển động của mảng kiến tạo. Mảng châu Phi và mảng Á Âu chậm rãi đâm vào nhau trong hàng nghìn năm. Cuối cùng, va chạm chuyển động chậm của chúng dẫn tới sự khép kín của eo biển Gibraltar, một vùng nước hẹp nối Đại Tây Dương và biển Địa Trung Hải.
Yếu tố khác là mực nước biển giảm khiến nước đại dương khó chảy qua eo biển Gibraltar hơn. Một nghiên cứu vào năm 2015 chỉ ra sự sụt giảm của mực nước biển toàn cầu quanh thời gian này liên quan tới sự mở rộng của thềm băng Nam Cực, giữ lại nhiều nước trên thế giới quanh cực Nam hơn và cách xa khỏi Bắc Đại Tây Dương.
Địa Trung Hải là vùng biển dễ bị ảnh hưởng bởi những thay đổi trên. Do nó nằm ở khu vực tương đối ấm và khô của hành tinh, nước biển bốc hơi ở tốc độ rất nhanh. Không có nguồn nước bổ sung từ Đại Tây Dương, vùng biển khép kín khô cạn chỉ trong vòng vài nghìn năm, để lại lưu vực phủ đầy muối nối một phần Bắc Phi với miền nam châu Âu.
Khi đó, về lý thuyết, có thể đi từ Morroco ngày nay tới Tây Ban Nha hoặc từ Lybia tới Italy. Trên thực tế, một số động vật đã di cư như vậy. Vài hòn đảo của Tây Ban Nha như Mallorca, Menorca, Ibiza, và Formentera bị động vật sống trên đất liền xâm chiếm trong thời kỳ khô cạn này. Đồng thời, cuộc khủng hoảng cũng tàn phá đa dạng sinh thái biển của Địa Trung Hải, giết chết 89% loài đặc hữu ở biển.
Sau thời gian dài ngăn cách, hoạt động kiến tạo khiến eo biển Gibraltar mở ra lần nữa, tạo điều kiện cho lượng lớn nước Đại Tây Dương ào ạt tràn vào biển Địa Trung Hải. Mang tên đại hồng thủy Zanclean, đây là một trong những trận lụt dữ dội nhất từng xảy ra trên Trái Đất.
Ngay cả ngày nay, biển Địa Trung Hải vẫn mặn hơn phần còn lại của Đại Tây Dương một phần do điều kiện địa lý và khí hậu từng góp phần gây ra khủng hoảng mặn Messinian. Dù không còn tách biệt với Đại Tây Dương, Địa Trung Hải vẫn có sự trao đổi nước hạn chế qua eo biển Gibraltar và bị bay hơi nhiều, dẫn tới độ mặn tăng.
Có thể một sự kiện tương tự sẽ xảy ra lần nữa trong tương lai. Các mảng kiến tạo của Trái đất thường xuyên dịch chuyển và khu vực Địa Trung Hải đặc biệt phức tạp, chứng tỏ nhiều đới đứt gãy bất thường và mảnh vỡ kiến tạo chồng lên nhau. Trong tình hình mảng châu Phi tiếp tục dịch về phía mảng Á Âu, hai mảng có thể hợp thành siêu lục địa Âu Phi và xóa sổ biển Địa Trung Hải trên bản đồ.