Một mối quan hệ đáng chú ý giữa số lượng các sao phát nổ dưới dạng supernova ở gần chúng ta và sự sống trên Trái Đất vừa được phát hiện.
Bằng chứng cho thấy phần chất hữu cơ bị chôn vùi trong các trầm tích có liên quan mật thiết với những biến đổi trong quá trình xảy ra các vụ nổ supernova. Sự tương quan này rõ ràng đã diễn ra suốt 3,5 tỷ năm qua và càng thể hiện rõ hơn trong 500 triệu năm trước.
Sự tương quan này chỉ ra rằng các vụ nổ supernova đã tạo điều kiện thiết yếu cho sự sống tồn tại trên Trái Đất. Điều này được nhà nghiên cứu cấp cao - Tiến sĩ Henrik Svensmark thuộc Viện Không gian Quốc gia của Đại học Kỹ thuật Đan Mạch (viết tắt là DTU Space) kết luận trong một bài nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí khoa học Geophysical Research Letters (một tạp chí chuyên ngành về địa vật lý).
Theo bài báo, những ảnh hưởng mà các supernova gây ra cho khí hậu Trái Đất chính là lời giải thích cho mối quan hệ quan sát được giữa các vụ nổ này với sự sống trên hành tinh của chúng ta. Số lượng các supernova nhiều khiến khí hậu trở nên lạnh giá đồng thời dẫn tới sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể giữa vùng xích đạo và vùng cực. Kết quả là hình thành những luồng gió mạnh và nước ở các đại dương trộn lẫn với nhau nên thuận lợi cung cấp chất dinh dưỡng cho các hệ sinh học. Nồng độ dinh dưỡng cao dẫn tới năng suất sinh học lớn hơn và lượng chất hữu cơ chôn vùi trong các trầm tích cũng nhiều hơn. Còn nếu khí hậu ấm áp sẽ hình thành những luồng gió yếu hơn và nước ở các đại dương cũng trộn lẫn ít hơn dẫn tới nguồn cung cấp chất dinh dưỡng giảm, năng suất sinh học thấp hơn và lượng chất hữu cơ bị chôn vùi cũng ít hơn.
Tác giả nghiên cứu Henrik Svensmark cho biết: “Một hệ quả thú vị là việc chất hữu cơ lắng đọng trong các lớp trầm tích sẽ cung cấp nguồn oxy gián tiếp. Quá trình quang hợp sẽ sử dụng ánh sáng để tạo ra oxy và đường từ nước và CO2. Tuy nhiên, nếu chất hữu cơ không di chuyển vào các lớp trầm tích thì nó cùng với oxy sẽ bị biến đổi trở thành CO2 và nước. Việc lắng đọng của chất hữu cơ sẽ ngăn chặn phản ứng ngược này xảy ra. Vì vậy, các vụ nổ supernova trực tiếp kiểm soát quá trình sản sinh oxy, và oxy là thành phần cần thiết cho mọi sự sống phức tạp.”
Theo bài báo, một phép đo nồng độ các chất dinh dưỡng có trong nước biển suốt 500 triệu năm qua có mối tương quan hợp lý với những thay đổi về tần suất xảy ra các vụ nổ supernova. Nồng độ các chất dinh dưỡng trong đại dương được phát hiện nhờ việc đo hàm lượng các nguyên tố vi lượng có trong khoáng vật pyrit (FeS2, còn được gọi là “vàng của kẻ ngốc”) xâm tán trong đá phiến đen lắng đọng dưới đáy biển. Có thể ước tính thành phần vật chất hữu cơ trong các trầm tích bằng cách xác định tỷ lệ giữa 2 đồng vị của carbon là carbon-13 và carbon-12. Vì nguyên tử carbon-12 phổ biến trong sự sống hơn nên lượng sinh khối (dạng vật liệu có nguồn gốc từ sự sống) ở các đại dương (có mặt chủ yếu trên các trầm tích dưới dạng vật chất hữu cơ) trên thế giới đã làm thay đổi tỷ lệ giữa carbon-12 và carbon-13 được đo trong các trầm tích dưới biển.
Henrik Svensmark cho biết: “Bằng chứng mới chỉ ra mối quan hệ đặc biệt giữa sự sống trên Trái Đất và các vụ nổ supernova gián tiếp thông qua tác động của các tia vũ trụ lên các đám mây và khí hậu.”
Mối quan hệ với khí hậu
Các nghiên cứu trước đây của Svensmark và các đồng nghiệp đã chứng minh rằng các ion giúp hình thành và phát triển aerosol (hệ keo - trạng thái nổi lơ lửng - của các hạt rắn mịn hoặc các giọt chất lỏng trong môi trường khí như sương mù, khói, mạch nước phun…), do đó ảnh hưởng tới phân số đám mây (tỷ lệ phần trăm của mỗi pixel trong hình ảnh vệ tinh ở mô hình thời tiết hoặc khí hậu được bao phủ bởi các đám mây). Vì các đám mây có thể điều chỉnh năng lượng từ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất nên liên kết của các tia vũ trụ / đám mây rất quan trọng đối với khí hậu. Bằng chứng thực nghiệm cho thấy khí hậu Trái Đất thay đổi khi cường độ của các tia vũ trụ thay đổi. Tần số xảy ra các vụ nổ supernova có thể thay đổi vài trăm phần trăm theo thang thời gian địa chất dẫn tới những thay đổi đáng kể về khí hậu.
Svensmark cho biết: “Khi các sao nặng phát nổ, chúng sẽ sản sinh ra các tia vũ trụ cấu tạo từ các hạt cơ bản với năng lượng cực lớn. Các tia vũ trụ này di chuyển tới Hệ Mặt Trời của chúng ta và một số thì kết thúc hành trình của chúng trong vụ va chạm với bầu khí quyển của Trái Đất. Tại đây, chúng có nhiệm vụ ion hóa bầu khí quyển của hành tinh này.”
Hồng Anh
Theo Phys.org
