Giải mã sự bốc hơi của Địa Trung Hải cách đây 5,5 triệu năm

Lớp muối dày 3 km ở đáy biển Địa Trung Hải

Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã bối rối không biết làm thế nào mà 1 triệu km3 muối có thể tích tụ trong một thời gian ngắn. Từ phân tích gần đây về các đồng vị clo từ muối ở đáy biển Địa Trung Hải và việc xây dựng các mô hình và mô phỏng số, các nhà nghiên cứu đã lập biểu đồ về thời điểm, địa điểm và cách thức mà 70% nước của Địa Trung Hải bị biến mất.

Theo đó, sự kiện bốc hơi cực độ này thực sự diễn ra theo hai giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên kéo dài 35.000 năm ở nơi mà dòng nước bị hạn chế giữa Địa Trung Hải và Đại Tây Dương, hiện là eo biển Gibraltar. Vì nước biển không được làm mới bằng nước ngọt, nên sự hạn chế đó đã đẩy nhanh quá trình lắng đọng muối và bốc hơi nước ở biển Địa Trung Hải.

Trong giai đoạn thứ hai (10.000 năm tiếp theo), biển Địa Trung Hải hoàn toàn bị cô lập và toàn bộ quá trình diễn ra nhanh hơn. Các nhà nghiên cứu khoa học hệ thống Trái đất của Trung tâm Nghiên cứu khoa học quốc gia Pháp (CNRS) đã phát hiện ra rằng, ở một số khu vực phía Đông Địa Trung Hải, mực nước giảm mạnh từ 1,7km đến 2,1 km và khoảng 0,85 km ở phía Tây Địa Trung Hải. Điều này dẫn đến mất tới 70% lượng nước của lưu vực Địa Trung Hải. Khi nước rút trong giai đoạn 2, dải đất ngầm dưới nước ở eo biển Sicily bị lộ ra, chia tách biển Địa Trung Hải thành hai và hình thành một cầu nối đất liền giữa châu Phi và châu Âu. Điều đó dẫn đến tốc độ bốc hơi nhanh hơn ở phía Đông Địa Trung Hải, nơi mực nước biển giảm mạnh nhất và hầu hết các mỏ muối được tìm thấy trong cả hai giai đoạn này.

Mực nước biển giảm kỷ lục này được cho là đã gây ra hậu quả cho cả hệ động vật trên cạn và cảnh quan Địa Trung Hải, gây ra các vụ phun trào núi lửa cục bộ do lớp vỏ Trái đất bị phá vỡ cũng như tạo ra các hiệu ứng khí hậu toàn cầu do mực nước biển hạ xuống. Sự biến đổi này cũng tạo nên một lớp muối dày tới 3 km ở đáy biển Địa Trung Hải. Các nhà khoa học đã tranh luận về cách MSC xuất hiện và liệu nó có tiếp tục xảy ra khi Địa Trung Hải bị cắt đứt hoàn toàn khỏi Đại Tây Dương hay không.

"Quy mô lớn của vùng trũng Địa Trung Hải do mực nước MSC hạ xuống, tương ứng với lượng nước mất đi là 70% nước ở Địa Trung Hải, tạo ra các hiệu ứng khí hậu trên quy mô hành tinh, gây ra những thay đổi trong các kiểu mưa”, báo cáo mới nhất của các nhà khoa học được đăng tải trên tờ The Nature Communications hồi cuối tháng 11 cho hay. Cũng theo khám phá mới này, ngày nay, eo biển Gibraltar rộng hơn và sâu hơn nhiều so với giai đoạn 1 của MSC. Nếu không có kết nối này với Đại Tây Dương, ước tính ngày nay mực nước biển của Địa Trung Hải sẽ giảm khoảng 0,5m/năm.

Sự biến đổi của hệ động, thực vật

Một bài báo đăng tải trên tờ The Conversation cũng chỉ ra rằng, trước đây, kiến trúc sư người Đức Herman Sorgel từng dành phần lớn cuộc đời mình cho dự án xây dựng một con đập khổng lồ bắc qua eo biển Gibraltar để Địa Trung Hải khô cạn và khai hoang vùng đất được dựng lên từ biển này. Những năm 1950, Herman Sorgel thậm chí đã tổ chức các buổi thuyết trình và sản xuất phim tài liệu, gây quỹ cho dự án mà ông tin rằng sẽ thúc đẩy sự hợp tác giữa châu Phi và châu Âu cũng như cung cấp năng lượng cho cả hai châu lục thông qua các siêu dự án thủy điện khổng lồ. Khi đó, Herman Sorgel không biết là giấc mơ của ông đã trở thành sự thật vào cuối kỷ Miocene, cách đây 5,5 triệu năm, như một kết quả tác động của các lực lượng tự nhiên.

Mãi đến những năm 1970, nhiều nhà địa chất biển và địa vật lý đã xác nhận sự tồn tại của một lớp muối dày từ 1km-3km được chôn vùi ở hầu hết các vùng sâu hơn của biển Địa Trung Hải. Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science, nhóm các nhà khoa học của Đại học Vienna (Áo) đã hợp tác với Hội đồng Nghiên cứu quốc gia Tây Ban Nha và 28 nhà khoa học khác đến từ 25 viện nghiên cứu châu Âu để thu thập tất cả dữ liệu hóa thạch tại Địa Trung Hải từ 12 đến 3,6 triệu năm trước. Kết quả cho thấy, sinh vật biển bản địa đã gần như tuyệt chủng khi Địa Trung Hải bị cắt đứt và sự tái định cư sau đó của các loài ở Đại Tây Dương đã tạo ra một quần thể động vật Địa Trung Hải giống với quần thể mà chúng ta tìm thấy ở đó ngày nay.

Bằng cách phân tích thống kê thông tin từ hơn 750 bài báo khoa học, các nhà khoa học này cũng đã ghi nhận 22.932 sự hiện diện của tổng số 4.897 loài sinh vật biển sống ở Địa Trung Hải. Trước cuộc khủng hoảng, 779 loài có thể được coi là loài đặc hữu (tức là chỉ được ghi nhận ở Địa Trung Hải). Trong số đó, chỉ có 86 loài vẫn còn hiện diện sau cuộc khủng hoảng độ mặn. Tất cả các loài san hô nhiệt đới ở Địa Trung Hải trước khi có sự thay đổi môi trường thảm khốc này đã biến mất. Tuy nhiên, một số loài cá mòi đặc hữu dường như đã sống sót. Cá mú, một loài động vật có họ với loài lợn biển và cá cúi ngày nay (còn được gọi là bò biển) cũng sống sót. Nhưng do hồ sơ hóa thạch bị hạn chế và rời rạc nên các nhà khoa học cũng không thể chắc chắn rằng tất cả các loài này đều là loài đặc hữu hay không. Một số loài mang tính biểu tượng, chẳng hạn như cá mập trắng lớn và cá heo, chỉ xuất hiện ở Địa Trung Hải sau cuộc khủng hoảng. Thú vị hơn nữa, sự phong phú hiện tại của hệ động vật ở phía Tây Địa Trung Hải chỉ xuất hiện sau khi nước biển trở lại.

Cũng theo các nhà khoa học, tác động của sự cô lập ở Địa Trung Hải đối với hệ động thực vật rất thảm khốc, phá hủy hầu hết các hệ sinh thái. Một phát hiện quan trọng khác từ nghiên cứu của họ là phải mất hơn 1,7 triệu năm để các loài phục hồi. Sự phục hồi chậm chạp này cung cấp số liệu định lượng chi tiết đầu tiên về cách động vật hoang dã và hệ thực vật phản ứng với một sự kiện tuyệt chủng có quy mô lớn như thế nào. Rồi khi Địa Trung Hải được kết nối lại với Đại Tây Dương, chúng đã được tái tạo nhờ trữ lượng lớn các loài trong các đại dương trên thế giới, nhưng vẫn mất hàng triệu năm để các hệ sinh thái của Địa Trung Hải phục hồi về độ phong phú như ban đầu.

Mối đe dọa của sự va chạm

Thực tế, các lục địa trên hành tinh của chúng ta luôn ở trạng thái thay đổi liên tục mặc dù rất chậm. Lớp vỏ Trái đất được chia thành các mảng kiến tạo di chuyển trên lớp manti bán lỏng, dẫn đến sự sắp xếp lại dần dần của các lục địa và hình thành các đặc điểm địa chất đa dạng trong nhiều thời đại. Sự sắp xếp hiện tại của các lục địa trên Trái đất là châu Âu, châu Á, châu Phi, châu Mỹ… Nhưng cấu hình lục địa đã thay đổi mạnh mẽ trong quá khứ và sẽ tiếp tục phát triển trong tương lai do sự chuyển động của các mảng kiến tạo. Do đó, biển Địa Trung Hải cũng có thể không tồn tại mãi mãi. Khi hai mảng kiến tạo lớn của Trái đất va chạm vào nhau trong chuyển động cực chậm, có khả năng rất lớn là biển Địa Trung Hải sẽ bị xóa sổ khỏi bề mặt hành tinh trong tương lai xa.

Vậy mối đe dọa lớn nhất đối với Địa Trung Hải là gì? Đó là sự va chạm dần dần của mảng châu Phi (Nubian) vào mảng Á-Âu. Bắt đầu từ khoảng 100 triệu năm trước, những mảng này đã bắt đầu hội tụ, dần dần khép lại các lưu vực đại dương giữa chúng. Dãy núi Alps ở châu Âu chính là kết quả của cuộc đụng độ này. Những thay đổi địa chất này diễn ra theo thang thời gian hàng triệu năm, vì vậy tốc độ di chuyển chỉ là vài milimét trên Trái đất. Tuy nhiên, cuối cùng, biển Địa Trung Hải có thể bị kẹp giữa các châu lục trong quá trình hình thành một siêu lục địa mới. Châu Âu có thể sẽ trượt xuống dưới châu Phi và biển sẽ không còn tồn tại.

Đây chỉ là một trong những dự đoán có thể về cách các mảng kiến tạo của Trái đất dịch chuyển, dựa trên những gì đã xảy ra trong quá khứ. Xét cho cùng, việc dự đoán cấu hình của các siêu lục địa trong tương lai là rất khó khăn do bản chất phức tạp và năng động của kiến tạo mảng, cũng như khung thời gian rộng lớn liên quan. Tuy nhiên, lịch sử đã chỉ ra rằng, biển Địa Trung Hải đang ở trong một vị trí rất bấp bênh.