Thảm họa hóa học thời cổ đại: Đá va-ni và đất chanh

10/02/15, 15:40 Thảm họa

Trong suốt lịch sử Trái Đất, sự tuyệt chủng hàng loạt tồi tệ nhất không thể không kể đến mưa axit. Một nghiên cứu mới cho thấy, thảm họa này có thể khiến mặt đất nhiễm axit đến độ như nước chanh.

Butterloch Gorge ở miền bắc Italy, ranh giới lớp đá giữa kỷ Permi và kỷ Trias. (Ảnh Mark Sephton)

Sự kiện tuyệt chủng hàng loạt vào cuối kỷ Permi, khoảng 250 triệu năm trước, là thảm họa nghiêm trọng nhất trong lịch sử Trái Đất. Thảm họa này đã giết chết đến 95% các loài sinh vật biển. Hàm lượng axit cao trong đất tại thời điểm tuyệt chủng được tiết lộ trong nghiên cứu mới, khi các nhà khoa học tiến hành đánh giá hàm lượng hợp chất vanillin trong các loại đá được tạo ra vào thời điểm đó. Hóa chất này là thành phần chính trong chiết xuất va-ni tự nhiên và cũng là sản phẩm của quá trình phân hủy gỗ. Thông thường, vi khuẩn trong đất chuyển đổi vanillin thành axit vanillic, nhưng điều kiện axit cao đã cản trở quá trình này.

Các nhà khoa học phát hiện tỉ lệ axit vanillic và vanillin trong đá cho thấy độ axit trong đất ở cuối kỷ Permi có thể gần bằng giấm hoặc nước cốt chanh.

“Chúng tôi đã sử dụng các phương pháp trong ngành công nghiệp thực phẩm ngày nay để tìm hiểu xem điều gì đã xảy ra trong suốt qua trình sụp đổ chuỗi thức ăn cuối kỷ Permi”, tác giả dẫn đầu dự án nghiên cứu là Mark Sephton, một nhà địa hóa học tại trường Imperial College London ở Anh, cho biết.

Độ axit đó cho thấy những đợt phun trào núi lửa quy mô lớn đã xảy ra tại thời điểm tuyệt chủng, các nhà khoa học nói. Từ lâu người ta nghĩ rằng, một yếu tố quan trọng đằng sau sự tuyệt chủng cuối kỷ Permi là hoạt động núi lửa đạt đến mức gây thảm họa, ở nơi hiện giờ là Siberia, và phun trào dung nham lan đến tận 7 triệu km2, một khu vực rộng lớn gần bằng Australia.

Mô phỏng điện toán ba chiều cho thấy những vụ phun trào này sẽ tạo ra các cột khí dẫn đến tăng mạnh tần suất mưa axit. Điều này sẽ giết chết thực vật trên đất, gây ra sự đứt gãy trong chuỗi thức ăn và tàn phá toàn cầu. Tuy nhiên cho đến nay, các nhà khoa học vẫn còn thiếu bằng chứng trực tiếp của sự axit hóa này.

Ngày nay, mưa axit phá hủy các khu rừng ở vùng “tam giác đen” tại Cộng hòa Séc. Các nhà nghiên cứu nghĩ rằng mưa axit cũng tàn phá các khu rừng của kỷ Permi như vậy. (Ảnh Mark Sephton)

Tuy nhiên, với những phát hiện mới, “chúng tôi có thể xem xét sự kiện cuối kỷ Permi như một hiện trường thảm sát, qua đó nhận ra các dấu tích hóa học của loại vũ khí sát nhân”, Sephton nói với Live Science.

Hiện trường vụ thảm sát đó sẽ có sự tham gia của mưa axit rơi trên siêu lục địa Pangaea cổ đại sau các đợt phun trào núi lửa, giết chết những khu rừng vào cuối kỷ Permi, và phần mục nát còn lại của chúng sẽ sản sinh ra vanillin. Đất nhiễm axit đã ngăn cản vi khuẩn chuyển đổi vanillin thành axit vanillic, và với sự xói mòn đất khi các khu rừng kỷ Permi sụp đổ, vanillin và axit vanillic sẽ bị rửa trôi cùng các lớp trầm tích rồi đi vào những vùng biển nông.

Trong nghiên cứu của mình, các nhà khoa học khảo sát những trầm tích biển, gần 252 triệu năm tuổi, ở vách đá gần làng Vigo Meano tại Nam dãy núi Alps, miền bắc Italy. Những tảng đá đã cho thấy tập hợp đa dạng hợp chất hữu cơ có trong trầm tích biển cuối kỷ Permi.

Phần đá Permi-Trias ở vùng núi Seceda của miền bắc Italy. (Ảnh Mark Sephton)

Các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, quá trình axit hóa đất không phải xảy ra ngay lúc đó, mà phải sau những đợt mưa axit dồn dập.

Tiếp theo, dự án “sẽ thực hiện các nghiên cứu tương tự trên đất đá từ khắp nơi trên thế giới để xác nhận mức độ toàn cầu của sự axit hóa ở cuối kỷ Permi”, Sephton nói. Tuy nhiên, “việc tìm kiếm những địa điểm tồn trữ các chất hữu cơ tốt như thế này có thể là một thách thức”, ông nói.