Lượng oxy trong khí quyển Trái Đất đã mất 0,7% mà không biết lí do tại sao

Khí quyển của chúng ta đang bị "rò rỉ" oxy, nồng độ oxy đã giảm 0,7% trong 800 ngàn năm qua và mặc dù vẫn chưa hiểu được nguyên nhân của vấn đề nhưng các nhà khoa học vẫn khá vui mừng vì điều đó! Tại sao? Bởi việc xác định được xu hướng thay đổi nồng độ oxy khí quyển và những nguyên nhân của nó sẽ giúp họ hiểu hơn về các khía cạnh duy trì sự sống của một hành tinh, những thông tin cực kỳ hữu ích trong quá trình nghiên cứu các ngoại hành tinh trong vũ trụ.

Daniel Stolper, giáo sư địa chất học tại Đại học Princeton cho biết: "Chúng tôi đã phân tích được nhiều thứ thú vị hơn bất kỳ dự đoán nào trước đây. Hồi xưa chúng ta vẫn chưa biết được rằng liệu lượng oxy sẽ tăng, sẽ giảm hay sẽ như vậy. Bây giờ hóa ra đã có một xu hướng rất rõ ràng: oxy sẽ giảm!".

Trên thực tế, lượng oxy trong khí quyển Trái Đất đã thay đổi đáng kể trong lịch sử Trái Đất nhưng việc tìm số liệu chứng minh cho giả thuyết này là cực kỳ khó khăn. Chúng ta đều biết rằng trong 1 tỷ năm đầu tiên, khí quyển của chúng ta không hề có oxy. Sau đó một loại tảo xanh gọi là cyanobacteria với khả năng quang hợp đã phát triển và lan rộng khắp mọi nơi, kích hoạt sự hủy diệt hàng loạt những loại vi khuẩn kị khí vốn xem oxy như một loại chất độc.

Tảo cyanobacteria - nguồn tạo ra oxy cho Trái Đất thuở xưa​.

Khi thực vật phát triển và lan rộng, oxy tiếp tục được tích lũy trong bầu khí quyển của chúng ta và cuối cùng lượng oxy nhiều tới mức đủ để cung cấp cho sự sống của những loại sinh vật phức tạp, bao gồm cả con người. Trong vài triệu năm qua, mọi thứ đã khá ổn định, lượng oxy cũng vậy và nhờ đó mà sự sống của động vật trên hành tinh này có điều kiện phát triển mạnh.

Tuy nhiên khi đào sâu phân tích, các nhà khoa học khẳng định rằng lượng oxy cũng có sự biến động. Con người tiêu thụ oxy từng phút từng giây, trong khi thực vật lại sản sinh ra oxy như một phần trong quá trình quang hợp. Nếu xét trong quãng thời gian dài, lượng oxy sẽ dần dần bị tiêu hao vào quá trình phong hóa của đá silicat.

Giáo sư Stolper cho biết: "Qua hàng ngàn năm, toàn bộ lượng oxy trong khí quyển sẽ được chuyển thành nước và sau đó trở lại làm khí oxy. Nhưng vẫn có một sự rò rỉ nhẹ theo thời gian và lượng mất đi đó có thể nằm trong các sản phẩm phụ hoặc bị tiêu thụ". Trong một khoảng thời gian cho trước đủ lớn, lượng oxy rò rỉ này cũng có số lượng không nhỏ và thậm chí sự biến động này còn có thể thay đổi sự sống trên cả một hành tinh.

Do đó, giáo sư Stolper cùng các đồng nghiệp tại Đại học Princeton đã tìm cách đo lường lượng oxy rò rỉ này. Để làm được điều đó, họ tập trung phân tích một trong những "bản ghi chép lượng oxy" đáng tin nhất mà con người có. Đó chính là lõi băng ở Greenland và Nam Cực vốn còn lưu giữ làng vô số bong bóng khí đại diện cho "ảnh chụp" của bầu khí quyển Trái Đất trong hàng triệu năm qua. Bằng cách phân tích tỷ lệ oxy của đồng vị nito trong các lõi băng này, họ đã xác định được xu hướng rằng: nồng độ oxy đã giảm 0,7% trong 800 ngàn năm qua.

Qua hàng ngàn năm, toàn bộ lượng oxy trong khí quyển sẽ được chuyển thành nước và sau đó trở lại làm khí oxy.

Trong báo cáo vừa công bố, các nhà nghiên cứu đã đưa ra một số giải thích khả dĩ cho điều này. Đầu tiên, tốc độ xói mòn đã được đẩy nhanh trong lịch sử địa chất gần đây, khiến cho lượng trầm tích tươi được phơi bày ra nhiều hơn và bị oxy hóa bởi không khí cũng nhiều lên, từ đó khiến lượng oxy tiêu thụ tăng lên. Tiếp theo là sự giảm nhẹ của nhiệt độ trung bình toàn cầu trong quãng thời gian vài triệu năm qua, khiến cho đại dương cũng mát hơn và độ hòa tan oxy vì thế mà tăng lên. Giáo sư Stolper giải thích rằng: "Điều đó có nghĩa là bạn oxy hóa nhiều carbon hữu cơ hơn trong đại dương và bạn có ít lượng oxy hơn để trả lại khí quyển".

Ông cho biết thêm rằng ngoài ra còn có những nguyên nhân khác nhưng việc xác định bằng chứng là cực kỳ khó khăn. Việc nghiên cứu những gì đang kiểm soát hành tinh của chúng ta đã là một nỗ lực lớn và điều đó giúp chúng ta hiểu hơn về những khía cạnh của sự sống trên một hành tinh, điều mà các nhà khoa học cực kỳ quan tâm trong quá trình tìm kiếm những "người anh em song sinh" của Trái Đất.

Thú vị hơn, trong phân tích của giáo sư Stolper cũng bao gồm 200 năm cuối của quá trình công nghiệp hóa trong xã hội loài người, giai đoạn mà ông cho là rất bất thường. Ông cho biết: "Chúng ta đang tiêu thụ oxy ở tốc độ nhanh hơn 1000 lần so với trước đó. Loài người đã hoàn toàn đẩy nhanh quá trình bằng cách đốt hàng tấn carbon". Dù vậy, giáo sư nhận định chúng ta vẫn còn nhiều khí thở và nghiên cứu lần này chỉ là xác định được điều gì xảy ra đối với Trái Đất.