Tin tức Vũ trụ TV

Hóa thạch đại dương nhỏ bé cung cấp bằng chứng quan trọng cho thấy điều gì đã gây ra thời kỳ băng hà

Ngày:
Th12 11, 2020
Tóm lược:

Kể từ khi phát hiện ra rằng nồng độ carbon dioxide (CO2) trong khí quyển thấp hơn trong các kỷ băng hà trước đây, nguyên nhân vẫn còn là một bí ẩn. Giờ đây, hóa thạch của tảo đại dương tiết lộ rằng sự suy yếu của tầng sinh môn ở Nam Cực đã giữ nhiều CO2 hơn trong đại dương sâu trong thời kỳ băng hà. Điều này đưa các nhà khoa học đến gần hơn với một lời giải thích đầy đủ cho chu kỳ băng hà và cho thấy rằng tầng tầng lớp lớp sẽ tăng cường dưới sự nóng lên toàn cầu do con người gây ra, làm thay đổi khí hậu toàn cầu và hệ sinh thái đại dương.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Kể từ khi phát hiện ra rằng nồng độ carbon dioxide (CO 2 ) trong khí quyển thấp hơn trong các kỷ băng hà trước đây, nguyên nhân vẫn là một bí ẩn. Giờ đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng sự suy yếu của tầng sinh vật ở Nam Cực, đại dương xung quanh Nam Cực, giữ nhiều CO 2 hơn  trong đại dương sâu trong thời kỳ băng hà. Loài tảo cát này,  Fragilariopsis kerguelensis, được chụp ảnh cả khi còn sống (trái) và đã hóa thạch (phải), là một loài tảo trôi nổi có nhiều ở Nam Cực và là loài chính trong các mẫu được thu thập cho nghiên cứu này. Các đồng vị nitơ trong vỏ của chúng thay đổi theo lượng nitơ không sử dụng trong nước bề mặt. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng nó để theo dõi nồng độ nitơ trong nước bề mặt Nam Cực trong 150.000 năm qua, bao gồm hai kỷ băng hà và hai thời kỳ ấm áp giữa các băng hà.Hình ảnh tảo cát sống của Philipp Assmy (Viện Địa cực Na Uy) và Marina Montresor (Stazione Zoologica Anton Dohrn); tảo cát hóa thạch (c) Michael Kloster, Alfred-Wegener-Institute
Kể từ khi phát hiện ra rằng nồng độ carbon dioxide (CO 2 ) trong khí quyển thấp hơn trong các kỷ băng hà trước đây, nguyên nhân vẫn là một bí ẩn. Giờ đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng sự suy yếu của tầng sinh vật ở Nam Cực, đại dương xung quanh Nam Cực, giữ nhiều CO 2 hơn trong đại dương sâu trong thời kỳ băng hà. Loài tảo cát này, Fragilariopsis kerguelensis, được chụp ảnh cả khi còn sống (trái) và đã hóa thạch (phải), là một loài tảo trôi nổi có nhiều ở Nam Cực và là loài chính trong các mẫu được thu thập cho nghiên cứu này. Các đồng vị nitơ trong vỏ của chúng thay đổi theo lượng nitơ không sử dụng trong nước bề mặt. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng nó để theo dõi nồng độ nitơ trong nước bề mặt Nam Cực trong 150.000 năm qua, bao gồm hai kỷ băng hà và hai thời kỳ ấm áp giữa các băng hà.
Hình ảnh tảo cát sống của Philipp Assmy (Viện Địa cực Na Uy) và Marina Montresor (Stazione Zoologica Anton Dohrn); tảo cát hóa thạch (c) Michael Kloster, Alfred-Wegener-Institute

Một triệu năm lịch sử cuối cùng của lịch sử Trái đất được đặc trưng bởi “chu kỳ băng hà – liên băng”, những biến động lớn về khí hậu có liên quan đến sự phát triển và thu hẹp của các tảng băng lớn trải dài khắp lục địa. Các chu kỳ này được kích hoạt bởi các dao động tinh tế trong quỹ đạo và chuyển động quay của Trái đất, nhưng các dao động quỹ đạo quá tinh vi để giải thích những thay đổi lớn trong khí hậu.

Daniel Sigman, Giáo sư Khoa học Địa chất và Địa vật lý Dusenbury cho biết: “Nguyên nhân của kỷ băng hà là một trong những vấn đề lớn chưa được giải đáp trong khoa học địa chất. “Việc giải thích hiện tượng khí hậu chi phối này sẽ cải thiện khả năng dự đoán biến đổi khí hậu trong tương lai của chúng ta.”

Vào những năm 1970, các nhà khoa học phát hiện ra rằng nồng độ của khí nhà kính trong khí quyển (CO 2 ) thấp hơn khoảng 30% trong thời kỳ băng hà. Điều đó thúc đẩy các giả thuyết cho rằng sự giảm mức CO 2 trong khí quyển là thành phần chính trong các chu kỳ băng hà, nhưng nguyên nhân của sự thay đổi CO 2 vẫn chưa được biết. Một số dữ liệu cho rằng, trong thời kỳ băng hà, CO 2 đã bị mắc kẹt trong đại dương sâu, nhưng lý do của điều này vẫn còn được tranh luận.

Giờ đây, một sự hợp tác quốc tế do các nhà khoa học từ Đại học Princeton và Viện Hóa học Max Planck (MPIC) dẫn đầu đã tìm thấy bằng chứng chỉ ra rằng trong thời kỳ băng hà, những thay đổi trên bề mặt nước ở Nam Cực đã làm lưu trữ nhiều CO 2 hơn trong đại dương sâu. Sử dụng lõi trầm tích từ Nam Cực, các nhà nghiên cứu đã tạo ra hồ sơ chi tiết về thành phần hóa học của chất hữu cơ bị mắc kẹt trong hóa thạch của tảo cát – loại tảo trôi nổi phát triển ở vùng nước mặt, sau đó chết và chìm xuống đáy biển. Các phép đo của họ cung cấp bằng chứng về sự giảm thiểu có hệ thống đối với lượng gió thổi lên ở Nam Cực trong thời kỳ băng hà. Nghiên cứu xuất hiện trong số hiện tại của tạp chí Khoa học (Science).

Trong nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu đã biết rằng sự phát triển và chìm của tảo biển bơm CO 2 vào sâu trong đại dương, một quá trình thường được gọi là “máy bơm sinh học”. Máy bơm sinh học được điều khiển chủ yếu bởi các đại dương nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn đới và không hiệu quả ở gần các cực hơn, nơi CO 2 được thải trở lại khí quyển do sự tiếp xúc nhanh chóng của vùng nước sâu lên bề mặt. Kẻ phạm tội tồi tệ nhất là Nam Cực: những cơn gió đông mạnh bao quanh lục địa Nam Cực kéo CO 2- giàu nước sâu lên bề mặt, “rò rỉ” CO 2 vào khí quyển.

Tiềm năng cho việc giảm trào lên gió-driven giữ nhiều CO 2 trong đại dương, và do đó để giải thích các thời kỳ băng hà không khí CO 2 hạ thấp, cũng đã được công nhận trong nhiều thập kỷ. Tuy nhiên, cho đến nay, các nhà khoa học vẫn chưa có cách nào để kiểm tra rõ ràng sự thay đổi đó.

Sự hợp tác giữa Princeton-MPIC đã phát triển một cách tiếp cận như vậy, sử dụng tảo cát nhỏ. Tảo cát là loại tảo trôi nổi phát triển nhiều ở các vùng nước bề mặt Nam Cực, và vỏ silica của chúng tích tụ trong trầm tích biển sâu. Các đồng vị nitơ trong vỏ của tảo cát thay đổi theo lượng nitơ không sử dụng trong nước bề mặt. Nhóm nghiên cứu của Princeton-MPIC đã đo tỷ lệ đồng vị nitơ của các chất hữu cơ vi lượng bị mắc kẹt trong các bức tường khoáng chất của những hóa thạch này, cho thấy sự phát triển của nồng độ nitơ trong các vùng nước bề mặt Nam Cực trong 150.000 năm qua, bao gồm hai kỷ băng hà và hai thời kỳ ấm áp giữa các băng hà .

Ellen Ai, tác giả đầu tiên của nghiên cứu và là nghiên cứu sinh tại Princeton làm việc với Sigman và với nhóm của Alfredo Martínez-García và Gerald Haug, cho biết: “Phân tích các đồng vị nitơ bị mắc kẹt trong các hóa thạch như tảo cát tại MPIC. “Nước sâu có nồng độ nitơ cao mà tảo sống dựa vào. Càng ở Nam Cực, nồng độ nitơ trong nước bề mặt càng cao. Vì vậy, kết quả của chúng tôi cũng cho phép chúng tôi tái tạo lại những thay đổi ở Nam Cực.”

Dữ liệu đã được thực hiện mạnh mẽ hơn bởi một cách tiếp cận mới để xác định niên đại của các trầm tích Nam Cực. Sự thay đổi nhiệt độ nước bề mặt đã được tái tạo trong lõi trầm tích và so sánh với hồ sơ nhiệt độ không khí trong lõi băng ở Nam Cực.

Martínez-García cho biết: “Điều này cho phép chúng tôi kết nối nhiều đặc điểm trong hồ sơ nitơ tảo cát với những thay đổi ngẫu nhiên về khí hậu và đại dương trên toàn cầu”. “Đặc biệt, giờ đây chúng tôi có thể xác định thời điểm suy giảm lượng tầng cao, khi khí hậu bắt đầu lạnh đi, cũng như kết nối những thay đổi tầng cao ở Nam Cực với sự dao động khí hậu nhanh trong kỷ băng hà.”

Thời gian chính xác hơn này cho phép các nhà nghiên cứu đón gió như là động lực chính dẫn đến những thay đổi về lớp phủ.

Phát hiện mới cũng cho phép các nhà nghiên cứu gỡ rối cách những thay đổi trong tầng nước cao ở Nam Cực và CO 2 trong khí quyển có liên quan đến tác nhân gây ra quỹ đạo của các chu kỳ băng hà, đưa các nhà khoa học tiến gần hơn đến một lý thuyết hoàn chỉnh về nguồn gốc của kỷ băng hà.

Sigman cho biết: “Những phát hiện của chúng tôi cho thấy sự thay đổi CO 2 trong khí quyển do dòng chảy hướng lên là trung tâm của các chu kỳ, nhưng không phải lúc nào cũng theo cách mà nhiều người trong chúng ta đã giả định. “Ví dụ, thay vì đẩy nhanh quá trình suy thoái vào kỷ băng hà, nước dâng ở Nam Cực gây ra sự thay đổi CO 2 kéo dài những vùng khí hậu ấm nhất.”

Phát hiện của họ cũng có ý nghĩa trong việc dự đoán cách đại dương sẽ phản ứng với sự nóng lên toàn cầu. Các mô hình máy tính đã đưa ra kết quả không rõ ràng về mức độ nhạy cảm của gió vùng cực đối với biến đổi khí hậu. Quan sát của các nhà nghiên cứu về sự gia tăng mạnh mẽ của các lớp phủ do gió ở Nam Cực trong các thời kỳ ấm áp trước đây cho thấy rằng các lớp phủ cũng sẽ mạnh lên khi Trái đất nóng lên. Nước dâng ở Nam Cực mạnh hơn có khả năng đẩy nhanh quá trình hấp thụ nhiệt của đại dương do hiện tượng ấm lên toàn cầu đang diễn ra, đồng thời tác động đến các điều kiện sinh học của Nam Cực và băng ở Nam Cực.

Ai cho biết: “Những phát hiện mới cho thấy bầu khí quyển và đại dương xung quanh Nam Cực sẽ thay đổi rất nhiều trong thế kỷ tới. “Tuy nhiên, vì CO 2 từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch là duy nhất cho đến thời điểm hiện tại, nên cần nhiều nghiên cứu hơn nữa để hiểu những thay đổi của Nam Cực sẽ ảnh hưởng đến tốc độ đại dương hấp thụ CO 2 này như thế nào .”


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Princeton cung cấp . Bản gốc do Liz Fuller-Wright viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Xuyuan E. Ai, Anja S. Studer, Daniel M. Sigman, Alfredo Martínez-García, François Fripiat, Lena M. Thöle, Elisabeth Michel, Julia Gottschalk, Laura Arnold, Simone Moretti, Mareike Schmitt, Sergey Oleynik, Samuel L. Jaccard , Gerald H. Haug. Sự dâng cao của Đại dương phía Nam, độ nghiêng của Trái đất và sự thay đổi CO2 trong khí quyển giữa các băng hà . Khoa học , năm 2020; 370 (6522): 1348 DOI: 10.1126 / science.abd2115

Bài viết liên quan

Bài viết mới