Giải mã cuộc đại tuyệt chủng cuối kỷ Devonia cách nay 359 triệu năm

Cuối kỷ Devonia, cách đây 359 triệu năm, là một thời điểm đầy biến cố: Cá rời khỏi đại dương và những khu rừng giống như dương xỉ lan ra trên đất liền. Tuy khí hậu vẫn hỗn loạn, dao động giữa điều kiện rất nóng và đóng băng sâu đến mức hình thành các sông băng ở vùng nhiệt đới, nhưng Trái đất đang hồi phục sau cuộc tuyệt chủng hàng loạt 12 triệu năm trước đó. Tuy nhiên, sau đó, cuối kỷ Devonia lại xảy ra cuộc đại tuyệt chủng, và nguyên nhân đến nay vẫn còn bí ẩn vì không có bằng chứng nào cho thấy núi lửa phun trào hoặc va chạm thiên thạch. Mới đây, các bào tử thực vật họ dương xỉ, được bảo tồn trong các trầm tích từ phía đông Greenland, gợi ý một nguyên nhân: Trái đất đột nhiên mất tầng ozone bảo vệ, mọi sự sống trên bề mặt bị chiếu tia cực tím (UV) gây đột biến.

Ngay khi cuộc đại tuyệt chủng cuối kỷ Devonia bắt đầu, các bào tử trở nên biến dạng và tối màu, cho thấy DNA bị tổn hại do ảnh hưởng của tia UV - John Marshall, nhà nghiên cứu phấn hoa tại Đại học Southampton, và các đồng tác giả của nghiên cứu - cho biết trong một bài báo đăng trên tạp chí Science Advances. "Đó là bằng chứng về việc tầng ozone bảo vệ đã biến mất."

Lâu nay, các nhà khoa học tin rằng chỉ có hai cách để quét sạch sự sống trên Trái đất: thiên thạch hoặc núi lửa khổng lồ phun trào. Nhưng có vẻ như tầng ozone mới là nguyên nhân trực tiếp nhất. Hai năm trước, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng, trong cuộc tuyệt chủng nghiêm trọng nhất của Trái đất - Sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi cách đây 252 triệu năm - núi lửa phun trào đã giải phóng trữ lượng muối ở Siberia vào tầng bình lưu, gây các phản ứng hóa học phá hủy tầng ozone. Và bây giờ, các bào tử từ cuối kỷ Devonia lại cho thấy rằng, ngay cả khi núi lửa không phun trào, khí hậu ấm lên có thể làm cạn kiệt tầng ozone - Lauren Sallan, nhà cổ sinh vật học tại Đại học Pennsylvania, nói. "Các bằng chứng thuyết phục đến mức sẽ khiến mọi người suy nghĩ lại về các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt khác."

Tuyệt chủng cuối kỷ Devonia quét sạch nhiều loài thực vật và động vật có xương sống, bao gồm hầu hết các loài tetrapod - cá bốn chân đã bắt đầu tiến hóa ngón tay và ngón chân. Chỉ có tetrapod năm ngón còn sống sót. "Nó thiết lập lại sự tiến hóa của chính chúng ta," Marshall nói.

Trong 3 thập kỷ qua, Marshall đã khám phá những tảng đá còn tồn tại từ cuối kỷ Devonia ở phía đông Greenland. Khi đó, địa hình này là một vùng trũng khô, khi khí hậu ấm lên sau kỷ băng hà cuối cùng. Các hồ nước hình thành nơi đây chứa đầy những trầm tích cho thấy sự biến đổi đáng kinh ngạc theo thời gian dẫn đến cuộc tuyệt chủng: bào tử hóa thạch khỏe mạnh, được bao phủ bởi các gai đối xứng dần trở nên biến dạng và không đồng đều, phù hợp với việc bị phơi nhiễm tia UV - theo Jeffrey Benca, nhà cổ sinh vật học thực nghiệm. "Những gì họ đề xuất có vẻ khá hợp lý," ông nói.

Marshall lập luận rằng khí hậu ấm lên đã dẫn đến những cơn giông mùa hè mạnh hơn, đưa hỗn hợp nước và muối, vốn có khả năng làm suy giảm tầng ozone, vào tầng bình lưu. Khi tia UV giết chết các khu rừng, dòng chảy mang theo dinh dưỡng, chủ yếu là nitơ và phốt pho, đi vào biển và có thể phát huy tác dụng như "chất kích thích" làm sinh vật phù du và tảo phát triển nở rộ, tạo ra thêm nhiều muối phá hủy tầng ozone hơn nữa.

Kịch bản Marshall đưa ra có thể giải thích không chỉ cuộc tuyệt chủng cuối kỷ Devonia, mà còn giải thích được sự hình thành nhiều mỏ khí đốt tự nhiên từ thời kỳ này, Sarah Carmichael, nhà địa lý học tại Đại học Appalachia, nói. Các mỏ hình thành từ sự phân hủy chất hữu cơ (động vật phù du là một trong số đó), nhưng không ai giải thích được tại sao sinh vật phù du lại phát triển nhiều đến thế để tạo thành các mỏ khi bị phân hủy. Dòng chảy dinh dưỡng từ các khu rừng chết đi có thể đã nuôi dưỡng sinh vật phù du và tảo biển, làm cho chúng phát triển mạnh.

Đây cũng là những gì có thể xảy ra trong thế giới nóng lên ngày hôm nay, khi giông bão mạnh hơn thỉnh thoảng cũng vượt qua tầng đối lưu và bơm hơi ẩm vào tầng bình lưu khô, lạnh. Khi kết hợp với các hạt aerosol và các phân tử clo, độ ẩm có thể ăn mòn ozone.

Nhưng các nhà khoa học khí quyển hầu như không thể thống nhất với nhau về việc tầng ozone hiện nay có đang suy giảm hay không, chứ chưa nói đến hàng trăm triệu năm trước. Elliot Atlas, nhà hóa học khí quyển tại Đại học Miami, người nghiên cứu về chủ đề này, tỏ ra nghi ngờ lý thuyết của Marshall. Nhưng ông cũng thừa nhận rằng, "Không thể nói nó (giả thuyết này) là bất khả."