Bật mí thế giới đã mất 34 triệu năm trước ở Nam Cực

Tiết lộ từ RADARSAT

Một nhóm nghiên cứu do Stewart Jamieson thuộc Đại học Durham dẫn đầu đã thực hiện khám phá này với sự trợ giúp của RADARSAT, một hệ thống vệ tinh của Canada. Công nghệ này cho phép họ phát hiện ra những thay đổi nhỏ trên bề mặt băng, tiết lộ hình dạng của vùng đất bị chôn vùi bên dưới. Những gì họ tìm thấy thật phi thường: một địa hình cổ đại do sông tạo thành có kích thước bằng xứ Wales, bị khóa chặt dưới lớp băng dày gần 2 km.

Jamieson cho biết: "Phát hiện này giống như khám phá một viên nang thời gian vậy. Tình trạng nguyên vẹn của cảnh quan cho thấy tuổi đời cực kỳ cao của nó. Được bảo tồn bên dưới sức nặng đè bẹp của tảng băng, vùng đất này vẫn không thay đổi kể từ rất lâu trước khi băng hà bắt đầu. Thế giới ẩn giấu này có từ thời kỳ Nam Cực không phải là khu vực băng giá mà chúng ta biết ngày nay".

Theo Jamieson, vào thời điểm đó, Nam Cực là một phần của Gondwana, một siêu lục địa chung với Nam Mỹ, châu Phi, Madagascar, Ấn Độ, bán đảo Arabia, Australia, New Guinea và New Zealand. Siêu lục địa Gondwana được tạo thành trong giai đoạn đầu của kỷ Jura khoảng 200 triệu năm trước do sự tách ra của Pangaea. Các lục địa khác vào thời đó gồm Bắc Mỹ và Á-Âu (Eurasia) vẫn còn dính với nhau, tạo ra siêu lục địa phía Bắc, Laurasia. Thời kỳ đó, khí hậu nói chung ôn hòa và Gondwana là quê hương của nhiều chủng loại động - thực vật trong nhiều năm. Khoảng thời gian này cũng tương ứng với thời kỳ khủng long lang thang trên vùng Nam Cực xanh tươi.

Cuối kỷ Jura (khoảng 160 triệu năm trước), khi châu Phi trở thành riêng biệt và chuyển động chậm về phía Bắc, khối khổng lồ kế tiếp tách ra là Ấn Độ, trong giai đoạn đầu của kỷ Creta (khoảng 125 triệu năm trước). New Zealand tiếp theo sau đó khoảng 80 triệu năm trước, chỉ khoảng 15 triệu năm trước khi diễn ra sự diệt chủng kỷ Creta-phân đại đệ Tam làm biến mất khoảng 50% các loài trên hành tinh, chủ yếu là các loài khủng long.

Vào thời kỳ của phân đại đệ Tam (khi động vật có vú xuất hiện), lục địa Australia-New Guinea cũng bắt đầu từ từ tách ra và chuyển động về phía Bắc (55 triệu năm trước), sự tự quay xung quanh trục của nó bắt đầu và vì thế vẫn giữ lại được một số mối liên hệ với phần còn lại của Gondwana trong một thời gian dài đáng kể. Khoảng 45 triệu năm trước, tiểu lục địa Ấn Độ va chạm với châu Á, làm cho lớp vỏ Trái Đất lồi lên, tạo ra dãy núi Himalaya. Cùng khoảng thời gian đó, phần phía Nam của Australia (Tasmania ngày nay) cuối cùng đã tách ra khỏi phần còn lại là châu Nam Cực ngày nay, cho các dòng chảy đại dương lần đầu tiên lưu chuyển giữa hai lục địa. Kết quả của nó là làm cho khí hậu lạnh và khô hơn trên cả hai khối đất đá.

Sự biến đổi đáng kể hơn của khí hậu thế giới là việc tách ra của Nam Mỹ vào thời kỳ của thế Oligocen, khoảng 30 triệu năm trước. Với việc mở rộng của eo biển Drake thì đã không còn rào cản để ngăn dòng nước lạnh của Bắc Nam đại dương trao đổi với các dòng nước ấm vùng nhiệt đới. Ngược lại, dòng đối lưu lạnh đã phát triển và châu Nam Cực trở thành giống như ngày nay: một lục địa lạnh lẽo và giam giữ phần lớn nước ngọt của thế giới trong dạng băng. Nhiệt độ nước biển giảm xuống khoảng 10 độ và khí hậu toàn cầu trở nên lạnh hơn. Điều này có nghĩa là, ngay cả sau khi Gondwana tan rã, Nam Cực vẫn duy trì một thảm thực vật phong phú cho đến khi nó bị băng hà hóa khoảng 20 triệu năm trước.

Do đó, giá trị thực sự của khám phá này không chỉ nằm ở những tiết lộ hấp dẫn về quá khứ tiền sử của Trái Đất mà còn ở những hàm ý của nó đối với hiện tại và tương lai của Trái Đất. Dải băng Đông Nam Cực, nổi tiếng với độ nhạy cảm với các dao động khí hậu, đóng vai trò như một chỉ báo về việc nhiệt độ toàn cầu tăng có thể định hình lại các vùng cực như thế nào.

Stewart Jamieson và nhóm của ông đang sẵn sàng trích xuất thêm thông tin chi tiết về địa hình bằng các kỹ thuật cảm biến từ xa, nhằm mục đích tái tạo quá trình tiến hóa của dải băng và mở rộng hơn nữa, dự đoán hoạt động trong tương lai của nó. Jamieson khẳng định: "Việc hiểu được cách dải băng khổng lồ này phản ứng với biến đổi khí hậu do con người gây ra là một mối quan tâm cấp bách". Nghiên cứu của nhóm đóng vai trò then chốt trong vấn đề này, vì tảng băng Đông Nam Cực (EAIS) có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi cả xu hướng ấm lên của khí hậu và đại dương.

Cầu nối các kỷ nguyên

Theo lịch sử, EAIS bắt đầu hình thành trong quá trình chuyển đổi Eocene-Oligocene cách đây khoảng 34 triệu năm, khi nhiệt độ toàn cầu giảm mạnh và nồng độ CO2 giảm xuống dưới ngưỡng tới hạn. Các khu vực ở độ cao lớn như dãy núi Gamburtsev Subglacial và dãy núi xuyên Nam Cực trở thành hạt nhân cho các khối băng đang phát triển. Trong hàng triệu năm, những sông băng này mở rộng, cuối cùng hợp nhất thành lớp băng khổng lồ vẫn tồn tại cho đến ngày nay.

EAIS đã trải qua những biến động đáng kể trong suốt lịch sử của nó. Trong thời kỳ Miocene, cách đây khoảng 17 - 14 triệu năm, lớp băng mở rộng và rút lui để ứng phó với những thay đổi về khí hậu. Bằng chứng từ trầm tích biển cho thấy các giai đoạn rút lui trong các khoảng thời gian ấm hơn, chẳng hạn như thời kỳ ấm giữa Pliocene và thời kỳ giãn băng của kỷ Pleistocene. Những biến động này để lại dấu ấn lâu dài trên cảnh quan dưới băng, định hình các đặc điểm hiện có thể phát hiện được thông qua các cuộc khảo sát địa vật lý hiện đại.

RADARSAT đã đóng vai trò quan trọng trong việc khám phá những đặc điểm ẩn giấu này. Bằng cách phân tích những thay đổi về độ dốc bề mặt băng, các nhà nghiên cứu có thể suy ra địa hình dưới lớp băng quy mô lớn này. Nhóm của Jamieson đã bổ sung dữ liệu này bằng các cuộc khảo sát đo độ vang vô tuyến (RES) được thực hiện trong khuôn khổ dự án Hợp tác quốc tế khám phá băng quyển thông qua hồ sơ hàng không (ICECAP).

Sử dụng RES, các nhà nghiên cứu đã định lượng các đặc điểm cảnh quan và xác định các đặc điểm địa hình cổ đại không phù hợp với các mô hình dòng chảy băng hiện tại. Những phát hiện cho thấy một cảnh quan được định hình bởi sự xói mòn của sông từ rất lâu trước khi lớp băng hình thành. Nhóm nghiên cứu cũng áp dụng mô hình uốn cong để đánh giá liệu các khối cao nguyên bên dưới băng có từng là một phần của một bề mặt đất duy nhất, sau đó bị cắt và nâng lên do xói mòn chọn lọc hay không. Các phân tích này tiết lộ bức tranh chi tiết hơn về cách EAIS phát triển và vai trò của các mạng lưới sông cổ đại trong việc định hình địa hình bên dưới của nó.

Hiểu được lịch sử của EAIS có ý nghĩa sâu sắc đối với việc dự đoán hoạt động của nó trong khi thế giới đang nóng dần lên. Độ nhạy của lớp băng đối với những thay đổi về khí hậu và đại dương khiến nó trở thành một chỉ báo quan trọng về cách nhiệt độ tăng có thể định hình lại các vùng cực trên Trái Đất. Nghiên cứu của Jamieson, được công bố trên tạp chí Nature Communications, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu cảnh quan dưới băng để tái tạo động lực trong quá khứ của khối băng.

Việc phân tích dữ liệu RADARSAT một cách tinh vi đóng vai trò như một cỗ máy thời gian, cho phép các nhà khoa học hình dung mạng lưới sông ngòi tươi tốt từng chảy qua một vùng đất nay bị bao phủ bởi băng giá ở Nam Cực. Bằng cách kết nối các manh mối từ địa hình dưới băng hà và các ghi chép địa chất, các nhà khoa học đang bắc cầu hàng triệu năm để kết nối cảnh quan thời tiền sử với tác động của khí hậu ngày nay. Công trình của họ nhấn mạnh một thông điệp quan trọng: Quá khứ, hiện tại và tương lai của Trái Đất gắn bó mật thiết với nhau. Những dấu ấn địa chất của Nam Cực cổ đại nắm giữ chìa khóa để hiểu những thay đổi môi trường hiện tại và dự báo tác động toàn cầu của biến đổi khí hậu do con người gây ra.

Bằng cách ghép lại những mảnh ghép phức tạp về lịch sử khí hậu của Nam Cực, các nhà nghiên cứu đang giúp xây dựng một bức tranh rõ ràng hơn về tương lai khí hậu của hành tinh chúng ta. Khi nhân loại đang vật lộn với những thách thức môi trường này, những hiểu biết thu thập được từ các cảnh quan bị chôn vùi của Nam Cực chắc chắn sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc định hình các chiến lược toàn cầu về khả năng phục hồi và thích ứng với khí hậu.