Màu sắc của các đại dương trên Trái Đất đã thay đổi đáng kể trong hai thập kỷ qua và những thay đổi này là kết quả của biến đổi khí hậu do con người gây ra. Chỉ với biến thiên tự nhiên thì không giải thích được điều này và nó đã xảy ra với hơn 56% đại dương trên hành tinh của chúng ta, rộng hơn tất cả đất liền cộng lại.
Màu sắc của các đại dương trên Trái Đất là sự phản ánh của các sinh vật và khoáng chất nằm trong vùng nước của nó. Điều này có nghĩa là, mặc dù những biến thiên màu sắc này có thể xuất hiện không rõ ràng đối với mắt người, nhưng chắc chắn chúng chỉ ra rằng các hệ sinh thái biển đang thay đổi liên tục. Mặc dù vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng việc những thay đổi cụ thể nào đang xảy ra trong các hệ sinh thái này, nhưng nhóm nghiên cứu đứng sau những phát hiện này cho rằng các hoạt động nhất định của con người và tác động của nó đối với khí hậu chính là nguyên nhân.
Stephanie Dutkiewicz, đồng tác giả và cũng là nhà khoa học nghiên cứu cao cấp từ Phòng Khoa học Trái Đất, Khí quyển và Hành tinh của Viện Công nghệ Massachusetts và Trung tâm Khoa học Thay đổi Toàn cầu, cho biết trong một tuyên bố. "Chứng kiến điều đó xảy ra không có gì đáng ngạc nhiên, nhưng thật sự rùng rợn. Và những thay đổi này nhất quán với những thay đổi do con người gây ra đối với khí hậu."
Màu sắc của đại dương có thể được sử dụng như một thước đo để đánh giá những gì nằm trong các lớp của nó. Chẳng hạn, vùng nước màu xanh da trời đậm biểu thị sự vắng mặt của sự sống trong khi vùng nước màu xanh lá cây cho thấy sự hiện diện của các vi khuẩn giống thực vật được gọi là phù du có chứa diệp lục sắc tố màu xanh lá cây.
Phù du sử dụng CO2 và ánh sáng để quang hợp, qua đó hình thành nên chuỗi thức ăn trong đại dương. Chúng bị những sinh vật nhỏ ăn, chẳng hạn như loài nhuyễn thể, tiếp theo nhuyễn thể sẽ là thức ăn cho những loài cá lớn hơn, nối tiếp chuỗi thức ăn là chim biển và động vật có vú ở biển.
Ngoài việc cung cấp thức ăn cho đại dương, quá trình quang hợp thể hiện rõ vai trò của phù du rất quan trọng trong việc thu và lưu trữ CO2 từ khí quyển. Vì CO2 là một loại khí chủ yếu gây ra hiệu ứng nhà kính nên các nhà khoa học theo dõi sát sao phù du trên bề mặt đại dương để xem các quần thể vi sinh vật này phản ứng như thế nào với biến đổi khí hậu.
Điều này được thực hiện đơn giản bằng cách theo dõi sắc tố xanh, diệp lục, giúp phù du và thực vật thu giữ được ánh sáng mặt trời. Những thay đổi về diệp lục có thể được nhìn thấy trong tỷ lệ ánh sáng xanh lam và xanh lục phản chiếu trên bề mặt đại dương, một sự cân bằng có thể được theo dõi bằng các vệ tinh trong không gian.
Tuy nhiên, các chuyên gia cho biết, việc xác định xu hướng do biến đổi khí hậu chỉ thông qua những thay đổi về diệp lục sẽ mất khoảng 30 năm. Vì vậy, vào năm 2019, các nhà khoa học đã xác định rằng bằng cách theo dõi các thay đổi nhỏ về màu sắc trong đại dương có thể cắt giảm một khoảng thời gian đáng kể trong việc phát hiện các tín hiệu về biến đổi khí hậu, cụ thể là chỉ sau 20 năm theo dõi.
"Tôi nghĩ rằng tại sao không tìm kiếm xu hướng thay đổi ở cả các màu khác nữa thay vì chỉ nhìn vào mỗi diệp lục?" B.B. Cael, tác giả chính của nghiên cứu và là nhà khoa học của Trung tâm Hải dương học Quốc gia, cho biết. "Thật đáng để xem xét toàn bộ dải màu thay vì chỉ cố gắng ước tính một con số từ một màu đơn sắc của quang phổ. Điều này cung cấp thêm bằng chứng về cách các hoạt động của con người đang ảnh hưởng đến sự sống trên Trái Đất trong một phạm vi không gian rộng lớn."
Ngắm nhìn màu đại dương từ không gian
Để đạt được những phát hiện hiện tại, Cael và các đồng nghiệp đã phân tích các phép đo màu sắc của đại dương được thu thập bởi Máy đo quang phổ có độ phân giải hình ảnh nhất định (MODIS) trên vệ tinh Aqua.
Trong 21 năm, MODIS đã quan sát các đại dương trong bảy bước sóng ánh sáng, bao gồm hai bước sóng được sử dụng để theo dõi diệp lục nói riêng. Thiết bị này nhìn đại dương là sự kết hợp của các bước sóng nhỏ, từ xanh lam đến xanh lục và thậm chí là đỏ, tương phản với màu xanh da trời mà mắt chúng ta đã tiến hóa để nhìn thấy. Điều này có nghĩa là nó có thể phát hiện ra những thay đổi nhỏ nhất thị giác của con người không thể thấy được.
Vệ tinh Aqua được phóng vào tháng 5 năm 2022 (Nguồn ảnh: NASA/Bill Ingalls).
Cael đã đánh giá các màu sắc của bảy đại dương được MODIS đo lường từ năm 2002 đến năm 2022, quan sát cách chúng thay đổi ở các vùng riêng lẻ trong mỗi năm để có ý tưởng về sự biến thiên tự nhiên.
Thu nhỏ dữ liệu này qua từng năm cho phép các nhà nghiên cứu xem xét các thay đổi đã tiến triển như thế nào trong suốt 20 năm. Điều này tiết lộ cho Cael một xu hướng thay đổi rõ ràng mà không xuất hiện trong sự thay đổi đơn giản hàng năm. Để xác định xem xu hướng có phải là kết quả của biến đổi khí hậu hay không, Cael đã so sánh nó với hai mô hình màu đại dương. Một người xem xét việc tăng cường khí nhà kính và người kia thì không.
Cuối cùng, dữ liệu vệ tinh phù hợp với dự đoán của mô hình khí nhà kính về xu hướng thay đổi màu sắc đại dương trong 20 năm ở khoảng một nửa đại dương trên bề mặt thế giới. Điều này cho thấy xu hướng quan sát được bởi MODIS không chỉ là một biến thiên ngẫu nhiên và đã gợi ý một cách mới cũng như nhanh hơn để phát hiện những thay đổi do biến đổi khí hậu đối với các hệ sinh thái biển.
"Màu sắc của các đại dương đã thay đổi và chúng tôi không thể giải thích được nó diễn ra như thế nào. Nhưng chúng tôi có thể nói rằng những thay đổi về màu sắc phản ánh những thay đổi trong cộng đồng sinh vật phù du sẽ tác động đến mọi thứ ăn chúng", Dutkiewicz nói. "Nó cũng sẽ thay đổi lượng carbon mà đại dương sẽ hấp thụ vì các loại sinh vật phù du khác nhau có khả năng khác nhau để làm điều đó. Vì vậy, chúng tôi hy vọng mọi người sẽ xem xét điều này một cách nghiêm túc. Không chỉ các mô hình dự đoán những thay đổi này sẽ xảy ra. Bây giờ chúng ta có thể thấy điều đó xảy ra và đại dương đang thay đổi."
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trong tháng này trên tạp chí Nature.
Goneww
Theo Space.com
