Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Các đại dương trên thế giới ấm lên nhưng giàu oxy trong tương lai (17/07/2019)

Nhiều nghiên cứu dựa vào số liệu đo trực tiếp trong những năm gần đây đã chỉ ra rằng các đại dương đang mất oxy. Vì nước có thể hòa tan ít oxy hơn khi nhiệt độ tăng, nên các kết quả này không gây ngạc nhiên. Ngoài nóng lên toàn cầu, các yếu tố như tình trạng phú dưỡng của các vùng ven biển cũng góp phần vào quá trình khử oxy đang diễn ra.

Liệu các đại dương có cạn kiệt hoàn toàn oxy tại một thời điểm nào đó trong tương lai nếu xu hướng nóng lên toàn cầu vẫn tiếp diễn? Các giai đoạn thiếu oxy thực sự đã xuất hiện nhiều lần trong lịch sử Trái đất, cùng với các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt. Trong các giai đoạn đó có sự kết hợp của nồng độ CO2 cao trong khí quyển và nhiệt độ toàn cầu tăng.

Mới đây, các nhà khoa học tại Trung tâm nghiên cứu đại dương GEOMAR Helmholtz đã công bố các mô phỏng mô hình sự gia tăng hàm lượng oxy trong các đại dương đến năm 8000 trên tạp chí quốc tế Nature Communications. Trong kịch bản đó, giả thuyết được đưa ra là phần lớn tài nguyên hóa thạch sẽ bị đốt cháy, lượng khí thải sinh ra sẽ tiếp tục tăng lên vào cuối thế kỷ này và sau đó giảm xuống ngưỡng 0 vào năm 2300. Trong mô hình, nhiệt độ hành tinh tăng thêm 6 độ C và duy trì ở mức cao đó cho đến khi kết thúc mô phỏng.

Kết quả đáng ngạc nhiên liên quan đến hàm lượng oxy của đại dương: Sau khi giảm trong vòng vài trăm năm, lượng oxy của đại dương tăng trở lại và thậm chí đạt mức cao hơn trước thời kỳ công nghiệp hóa chỉ trong vòng gần 4000 năm. Thoạt nhìn sẽ thấy nghịch lý là dù theo dự báo các vùng thiếu oxy hiện có trong các đại dương trên thế giới sẽ mở rộng, nhưng mô hình này lại làm tăng lượng oxy một cách bất ngờ khi nhiệt độ toàn cầu tăng.

Kết quả điều tra của Trung tâm nghiên cứu hợp tác Kiel 754 cho thấy các khu vực nghèo oxy là những vùng chết gây ảnh hưởng đến các sinh vật cỡ lớn như cá hoặc động vật chân đầu. Tuy nhiên, một số vi khuẩn nhất định hít thở nitrat thay cho oxy lại sinh trưởng rất tốt ở đó. GS. Oschlies, đồng tác giả nghiên cứu giải thích: "Một số vi khuẩn lấy năng lượng từ quá trình hóa học mà chúng ta gọi là khử nitrat. Đây là thành phần quan trọng của chu trình nitơ, dẫn đến oxy được tiêu thụ trong quá trình hô hấp của vật chất hữu cơ ít hơn so với quá trình quang hợp".

Trong mô phỏng mô hình mới, lần đầu tiên các nhà nghiên cứu đã liên tục kết hợp chu trình oxy với chu trình nitơ trong các mô phỏng toàn cầu dài hạn. Các nhà nghiên cứu nhận thấy do các vùng thiếu oxy được mở rộng, nên ngày càng có nhiều vật chất hữu cơ không được hô hấp bằng oxy mà thay thế bằng nitrat thông qua quá trình khử nitrat.

Sau vài nghìn năm, lượng oxy không được dùng đến sẽ nhiều hơn lượng oxy mất đi trong các đại dương do nóng lên toàn cầu. Tuy nhiên, vấn đề mới nảy sinh là: các giai đoạn thiếu oxy đã từng xảy ra trong lịch sử Trái đất trong điều kiện khí hậu ấm áp thậm chí khó giải thích hơn bằng những phát hiện mới. Rõ ràng có các yếu tố và quá trình phản hồi trong các tương tác phức tạp giữa các quá trình sinh học, vật lý và hóa học dưới đại dương vẫn chưa được tìm hiểu đầy đủ.

Nói về ý nghĩa của nghiên cứu, Andreas Oschlies, một trong các tác giả nghiên cứu cho rằng: "Đây là lý do nghiên cứu này cũng quan trọng vào thời điểm hiện nay. Nghiên cứu chỉ ra những lỗ hổng kiến thức như sự tương tác giữa khử nitơ và cố định đạm, cũng có thể có liên quan đến những thay đổi đang diễn ra dưới đại dương".

Nguồn: N.T.T (NASATI),/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 17/7/2019