Nghiên cứu mới đây đã cung cấp một cái nhìn rõ ràng hơn về lịch sử oxy trong khí quyển Trái Đất trong suốt 3,5 tỷ năm qua, chỉ ra rằng sự gia tăng dần dần của mức độ khí này chủ yếu liên quan đến sự mở rộng của sự sống trên hành tinh. Ngược lại, các quá trình địa chất liên quan đến chuyển động của các mảng kiến tạo đã đóng vai trò trong việc tạo ra những biến động định kỳ trong các mức độ này qua thời gian địa chất dài.
Các mảng kiến tạo là những phần lớn của vỏ Trái Đất di chuyển rất chậm trên lớp manti bên trong, dẫn đến việc các lục địa di chuyển và đôi khi hợp nhất thành một lục địa khổng lồ rồi lại tách ra.
Chi tiết sự kiện
Nghiên cứu, được công bố vào ngày 16 tháng 3 trong tạp chí "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS), đã kết hợp các kỹ thuật học máy với phân tích thành phần hóa học của một khoáng chất cổ đại được bảo tồn trong đá trầm tích. Sự kết hợp này đã cho phép các nhà nghiên cứu tái tạo lịch sử oxy trong khí quyển với độ chính xác về thời gian cao hơn so với các nghiên cứu trước đây.
Oxy được coi là một trong những yếu tố quan trọng nhất đã hình thành lịch sử sự sống trên Trái Đất. Trước khi nó tích tụ với số lượng lớn trong khí quyển, sự sống chủ yếu giới hạn ở các sinh vật đơn giản có khả năng sống trong môi trường gần như không có oxy. Khi mức độ khí này tăng lên, đã xảy ra một sự chuyển mình lớn trong hóa học của hành tinh, mở đường cho sự phát triển của các sinh vật đa bào.
Bối cảnh và nền tảng
Mặc dù giai đoạn này trong lịch sử Trái Đất rất quan trọng, các nhà khoa học đã gặp khó khăn trong việc xác định cách thức và thời điểm mức độ oxy tăng lên qua lịch sử địa chất. Điều này là do các hồ sơ địa hóa học cổ đại lưu giữ dấu vết của những thay đổi này rất hạn chế và phân tán trong các đá cổ, như đã được giải thích bởi tác giả chính của nghiên cứu, Jin Ji Gang, giáo sư khoa học trái đất tại Đại học Khoa học Địa chất Trung Quốc.
Để vượt qua vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào một khoáng chất gọi là pyrite trầm tích, được hình thành trong các môi trường biển cổ đại. Nó có màu vàng sáng và giữ lại một lượng nhỏ các nguyên tố hóa học được gọi là các nguyên tố hiếm, mang thông tin quan trọng về điều kiện hóa học của đại dương và khí quyển vào thời điểm khoáng chất này hình thành.
Hệ quả và tác động
Kết quả của nghiên cứu cho thấy mức độ oxy trong khí quyển đã tăng dần theo thời gian địa chất dài, điều này được gọi là sự oxy hóa dần dần của Trái Đất. Các nhà nghiên cứu liên kết xu hướng này với sự mở rộng của khối lượng sinh khối trên hành tinh, đặc biệt là với sự phát triển của các sinh vật có khả năng thực hiện quá trình quang hợp.
Trong quá trình này, một số sinh vật vi mô như vi khuẩn lam sử dụng ánh sáng mặt trời để chuyển đổi carbon dioxide và nước thành các chất hữu cơ, đồng thời giải phóng oxy như một sản phẩm phụ. Khi số lượng những sinh vật này gia tăng, sản lượng oxy cũng tăng lên và tích tụ dần trong khí quyển, dẫn đến những thay đổi môi trường lớn cho phép sự phát triển của các hình thức sống phức tạp hơn.
Tác động đến khu vực Ả Rập
Nghiên cứu này đặc biệt quan trọng đối với khu vực Ả Rập, nơi nhiều quốc gia đang đối mặt với những thách thức môi trường liên quan đến biến đổi khí hậu và tài nguyên thiên nhiên. Hiểu biết về lịch sử oxy và những biến đổi của nó có thể giúp phát triển các chiến lược hiệu quả để thích ứng với những thay đổi môi trường hiện tại.
Cuối cùng, nghiên cứu này đang định hình lại hiểu biết của chúng ta về lịch sử của hành tinh Trái Đất, làm nổi bật mối quan hệ phức tạp giữa sự sống và các quá trình địa chất trong việc hình thành khí quyển mà chúng ta đang sống ngày nay.