Nồng độ carbon trong khí quyển ảnh hưởng đến sự phân tán của khủng long

Giúp NTDVN sửa lỗi

Vào khoảng 214 triệu năm trước khủng long ăn cỏ di cư lên phía Bắc băng qua Pangea (siêu lục địa thuở sơ khai trên Trái đất), cùng lúc đó nồng độ carbon dioxide trong khí quyển giảm xuống.

Trên khắp thế giới có rất nhiều bể hóa thạch khủng long. Tuy nhiên, một số loài được phát hiện ở Nam bán cầu không xuất hiện ở Bắc bán cầu cho đến hàng triệu năm sau, điều đó trở thành một bí ẩn cổ sinh vật học: Các loài động vật lẽ ra có thể thực hiện cuộc hành trình lên phía Bắc — xuyên qua siêu lục địa Pangea— nhiều nhất là trong vài thập kỷ.

Giờ đây, các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng việc khủng long di cư có nguyên nhân rất lớn từ lượng carbon dioxide (CO2) trong khí quyển: Khủng long xuất hiện ở khu vực ngày nay là Greenland và Đức ngay trong thời điểm bầu khí quyển của hành tinh này bị sụt giảm CO2 đột ngột. Các nhà nghiên cứu đề xuất, sự sụt giảm kéo dài vài triệu năm đó, có khả năng làm giảm sự khô cằn của các vành đai sa mạc nhiệt đới trên hành tinh, và khủng long có thể dễ dàng đi qua khu vực này hơn.

Cuộc di cư xuyên lục địa Pangea của khủng long

Khoảng 230 triệu năm trước, vào thời điểm loài khủng long lần đầu tiên xuất hiện được ghi lại trong hồ sơ hóa thạch, các lục địa trên Trái đất vẫn còn đang liên kết lại với nhau tạo thành siêu lục địa mang tên Pangea. Giáo sư Dennis Kent, nhà địa vật lý tại Đài quan sát Trái đất Lamont-Doherty của Đại học Columbia ở Palisades, N.Y, cho biết: “Tất cả các khối đất liền kề nhau”.

Siêu lục địa Pangea rất lớn - trải dọc 10.000 km từ Bắc đến Nam - nhưng nó không có rào cản địa lý đáng kể nào như núi cao hay đường biển lớn, giáo sư Kent nói “Bạn biết rằng một con vật trên cạn có thể đi bộ từ nơi này đến nơi khác".

Nhưng hóa thạch khủng long ăn cỏ xuất hiện ở những nơi như Argentina và Brazil, các vùng phía Nam thời đầu của lục địa Pangea, sớm hơn hàng triệu năm so với các địa phương phía Bắc như Đức và Greenland. Theo ông Kent, khi xét đến việc một nhóm khủng long có thể dễ dàng chinh phục vài km về phía Bắc mỗi ngày, thì việc trì hoãn thời gian đó không có ý nghĩa gì, Giáo sư Kent nói "Bạn có thể làm điều đó trong 20 năm".

Giáo sư Kent và ông Lars B. Clemmensen, một nhà địa chất học tại Đại học Copenhagen, bắt đầu một cuộc điều tra các bí ẩn này. Đầu tiên, họ cần phải xác định chính xác tuổi của các hóa thạch được tìm thấy ở những vùng khác nhau của Pangea. Các nhà nghiên cứu tập trung vào Plateosaurus, một loài khủng long ăn cỏ có chiều dài từ mũi đến đuôi lên tới 8 mét.

Hồ sơ từ tính của Trái đất

Để quan sát thời gian trôi qua hơn 200 triệu năm trước, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang phương pháp từ địa tầng. Kỹ thuật này xoay quanh một hiện tượng nổi tiếng: Các cực từ của hành tinh đảo ngược lại khoảng vài trăm nghìn năm một lần.

Cắt vào các lớp địa tầng của Trái đất có thể tiết lộ dấu tích về những sự đảo ngược địa từ này. Đó là bởi vì một số khoáng chất nhất định - ví dụ: hematit - ghi lại cực của từ trường Trái đất. Bằng cách theo dõi độ dày tương đối của các lớp địa chất tương ứng với các khoảng cực từ bình thường và cực từ đảo ngược, có thể thu thập hồ sơ trực quan về lịch sử từ trường của hành tinh chúng ta, giáo sư Kent nói "Nó giống như một mã vạch".

Giáo sư Kent cho biết: “Nếu chúng ta có thể tìm thấy dấu hiệu giống nhau của việc đảo cực ở những nơi khác nhau, chúng ta có thể tìm thấy mối tương quan giữa chúng”. Bởi vì những thay đổi từ tính này diễn ra đồng thời trên khắp Trái đất, nên từ trường giống như Đá Rosetta, điều đó cho phép các lớp địa tầng của các vùng cách nhau hàng nghìn km được xếp vào một khung thời gian chung.

Giáo sư Kent và Clemmensen đã phân tích hàng trăm mẫu trầm tích từ hai địa điểm trên khắp Greenland để thu thập thêm thông tin từ địa tầng. Sau đó, họ xác định độ tuổi chính xác của các lớp trong bản ghi của mình bằng cách so sánh trình tự của chúng với bản ghi địa tầng dựa trên thiên văn học, trong số các dữ liệu này, các mô hình khí hậu do chu kỳ quỹ đạo Milankovitch gây ra và các lớp tro núi lửa có niên đại uranium-chì.

Sự trì hoãn di cư của khủng long

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hóa thạch khủng long Plateosaurus xuất hiện trong trầm tích Greenland khoảng 15 triệu năm sau khi chúng xuất hiện lần đầu tiên ở các giường hóa thạch phía nam lục địa Pangea. Các tác giả đề xuất đó là một thời gian dài đáng chú ý vì mô hình địa lý ở Pangea không có rào cản địa lý đáng kể nào có thể ngăn chặn loài khủng long Plateosaurus di cư đến nhiều nơi khác nhau. Giáo sư Kent và Clemmensen phỏng đoán có một cái gì đó khác có thể đã ngăn chặn những con khủng long trong hành trình về phía Bắc.

Cuối cùng họ phát hiện ra khí hậu chính là nguyên nhân cản trở loài khủng long di cư.Trước khi khủng long Plateosaurus phân tán, nồng độ CO2 trong khí quyển là khoảng 4.000 phần triệu (ppm). Giáo sư Clemmensen cho biết con số này cao hơn khoảng 10 lần so với hiện nay và có khả năng là các sa mạc bao quanh vùng nhiệt đới của hành tinh. "Mô hình khí hậu chỉ ra rằng khi Trái đất có nồng độ CO2 cực đoan này, chúng ta có một khí hậu rất, rất khắc nghiệt với một số sa mạc rất rất khô", ông nói.

Biến đổi khí hậu quyết định sự phân tán của khủng long

Các nhà nghiên cứu đã cho rằng những khí hậu khô cằn ở những khu vực này chính là rào cản sự di cư của khủng long. Trùng hợp với câu chuyện đó, những con khủng long ăn cỏ xuất hiện ở Greenland cùng lúc với lượng CO2 trong khí quyển giảm đáng kể.

Khoảng từ 215 đến 212 triệu năm trước, nồng độ CO2 trong khí quyển đã giảm từ 2 đến xấp xỉ 2.000 ppm. Nguyên nhân của sự sụt giảm là chưa rõ, nhưng một ý kiến cho rằng nó có liên quan đến một vụ va chạm với tiểu hành tinh xảy ra cùng thời điểm ở khu vực mà ngày nay là Canada.

Giáo sư Clemmensen cho biết: “Họ đã có góc nhìn về biến đổi khí hậu có vẻ dễ chấp nhận hơn”. Bất kể nguyên nhân nào làm suy giảm lượng CO2, thì sự thay đổi này có thể làm giảm bớt sự khô cằn cho các vành đai sa mạc nhiệt đới nơi mà các con khủng long có thể đi qua nhiều hơn.

Những kết quả này đã được công bố vào tháng trước trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.

Giáo sư Aline Ghilardi, nhà cổ sinh vật học tại Đại học Liên bang Rio Grande do Norte ở Natal, Brazil, không tham gia vào nghiên cứu, cho biết một ý tưởng hấp dẫn rằng biến đổi khí hậu quyết định sự phân tán của khủng long. Tuy nhiên, luôn có khả năng tiềm ẩn rằng các hóa thạch khủng long lâu đời hơn có thể tồn tại ở vĩ độ phía Bắc nhưng đơn giản là chưa được phát hiện. “Giả thuyết này trở nên vô hiệu là vì chúng tôi chưa tìm thấy chúng. Chúng ta cần tiếp tục tìm kiếm”, cô nói.

Ngọc Mai

Theo eos.org



BÀI CHỌN LỌC

Nồng độ carbon trong khí quyển ảnh hưởng đến sự phân tán của khủng long