Khi tiểu hành tinh rộng 10 km lao xuống Trái Đất 66 triệu năm trước (sự kiện này được gọi là Chicxulub), loài khủng long đã bị quét sạch.
Tuy nhiên, số phận chính xác của những cư dân đại dương đa dạng vào thời điểm đó của Trái Đất - những loài cúc đá, thằn lằn biển khổng lồ và các sinh vật biển khác - vẫn chưa được hiểu rõ.
Nghiên cứu mới hiện nay cho thấy sự kiện làm chấm dứt triều đại khủng long cũng đã axit hóa các đại dương của hành tinh, phá vỡ chuỗi thức ăn duy trì sự sống dưới nước và dẫn đến sự tuyệt chủng hàng loạt.

Lửa và cuồng nộ giáng xuống các đại dương

Nghiên cứu được công bố hôm 21/10 trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ đưa ra giả thuyết rằng tác động hủy diệt sinh vật biển trong sự kiện Chicxulub - kết quả của những tảng đá giàu lưu huỳnh đổ mưa axit vào đại dương - cũng nghiêm trọng như lửa và cuồng nộ mà nó mang đến đất liền.
"Đó là sự axit hóa tức thì, nó biến đổi hệ sinh thái trong hàng triệu năm. Chúng tôi đã sốc khi phát hiện điều này", Noah Planavsky, nhà nghiên cứu sinh học tại Đại học Yale, một trong những tác giả của nghiên cứu, nói với New York Times.

Hình ảnh minh họa miệng hố Chicxulub được tạo thành ngay sau khi thiên thạch va vào Trái Đất. Ảnh: Science Source.

Tác động của tiểu hành tinh Chicxulub - được đặt tên theo miệng núi lửa mà nó tạo thành quanh Vịnh Mexico - đã gửi các cột đá vào bầu khí quyển Trái Đất, thiêu hủy các khu rừng trên hành tinh và đưa sóng thần lan khắp các đại dương. Nhưng mối liên hệ giữa sự cố và sự tuyệt chủng hàng hải tỏ ra kém vững chắc.
Lỗ hổng đó luôn ám ảnh tâm trí nhà địa lý học Michael Henehan khi ông tham dự một hội nghị vào năm 2016 ở Hà Lan, trong đó có chuyến thám hiểm hệ thống hang động ở Geulhemmerberg, nơi chứa đá từ cuối kỷ Phấn Trắng.
Ở đó, ông bắt gặp lớp đá dày đáng ngạc nhiên được làm từ đất sét xám hình thành ngay sau khi thiên thạch đâm vào và đã thu thập một số mẫu đá.
Quay trở lại phòng thí nghiệm tại Đại học Yale, tiến sĩ Henehan, hiện là nhà nghiên cứu tại Trung tâm GFZ Helmholtz ở Potsdam, Đức, đã làm sạch các tảng đá và tìm thấy vỏ hóa thạch của hàng nghìn sinh vật phù du biển nhỏ được gọi là foraminifera, hay forams.

Vỏ Foram, hiển thị ở độ phóng đại 8 lần, được thu thập trong các hang động Geulhemmerberg ở Hà Lan. Chúng cung cấp manh mối về mức axit đại dương sau khi tiểu hành tinh rơi xuống. Ảnh: Michael J. Henehan.

Ông giải thích rằng việc phát hiện rất nhiều vỏ sò là may mắn vì chúng bảo tồn một lượng ít boron, nguyên tố hóa học rải rác trong các hóa thạch như vậy, từ đó cung cấp manh mối về mức axit cổ đại của đại dương.
Tiến sĩ Henehan và nhóm của ông đã đo lượng boron và thấy rằng tỷ lệ tương đối của hai đồng vị nguyên tố đã thay đổi đột ngột ngay tại thời điểm xảy ra tác động.
Tiến sĩ Planavsky giải thích rằng trong các vỏ như thế này, tỷ lệ của các đồng vị boron thay đổi khi độ axit của các đại dương tăng lên. Vì sự thay đổi cổ xưa này đã xảy ra trong 100 đến 1.000 năm đầu tiên sau tác động, điều đó có nghĩa là các đại dương đã trở thành axit chỉ sau một đêm.

Lời cảnh báo cho tương lai

Quá trình axit hóa tức thời sẽ tàn phá các sinh vật hình thành nền tảng của hệ sinh thái, dẫn đến các vấn đề cho các sinh vật khác như loài cúc đá sống cao hơn trong chuỗi thức ăn.
Nghiên cứu này cung cấp bằng chứng về những gì đã duy trì sự tuyệt chủng trên biển sau khi tác động của tiểu hành tinh khiến mọi thứ trở nên tồi tệ. Nó xác nhận rằng tiểu hành tinh đã kích hoạt sự tuyệt chủng ngay từ đầu.

Các lớp trầm tích trong hang động Geulhemmerberg, đánh dấu bước chuyển từ kỷ Phấn Trắng sang kỷ Cổ Cận. Ảnh: Michael J. Henehan.

Khoảng thời gian mà các tiểu hành tinh rơi xuống, hoạt động dữ dội của núi lửa khiến khối nham thạch hơn 200.000 dặm trào ra trong quá trình khoảng một triệu năm.
Trong một thời gian dài, không rõ liệu sự tuyệt chủng hàng loạt trên biển bắt nguồn từ những thay đổi được tạo ra bởi núi lửa hay bởi tiểu hành tinh. Nhưng vì sự thay đổi boron xảy ra chính xác ở ranh giới nên rõ ràng là tiểu hành tinh có tác động lớn hơn.
"Đó là bằng chứng rất mạnh mẽ rằng axit hóa đại dương là do tác động từ thiên thạch, không phải núi lửa", Tiến sĩ Lowery nói.
Dù là những sự kiện cổ xưa, axit hóa tức thì và tuyệt chủng hàng loạt có liên quan đến thế giới hiện đại của chúng ta. Theo báo cáo từ Hội đồng Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu của Liên Hợp Quốc, khí thải carbon dioxide của con người không chỉ làm ấm hành tinh mà còn làm axit hóa các đại dương.
Theo Tiến sĩ Planavsky, sự axit hóa hiện đại đó đang diễn ra với tốc độ và quy mô tương đương sự axit hóa do tiểu hành tinh kích hoạt. Ông cho rằng chúng ta có thể hứng chịu hậu quả tương tự trong 100 năm tới.