Từ trường và oxy: Mối liên hệ định hình sự sống trên Trái đất?

11 giờ trướcBài gốc

Live Science cho biết phát hiện này mở ra một hướng nghiên cứu mới về sự tiến hóa của khí hậu, từ quyển và các điều kiện cần thiết cho sự sống trên hành tinh cũng như gợi ý về khả năng tồn tại sự sống trên các hành tinh ngoài Trái đất.

Từ trường Trái đất và oxy có thể liên kết chặt chẽ suốt 540 triệu năm - Ảnh: Shutterstock

Nóm nghiên cứu dẫn đầu bởi nhà khoa học Weijia Kuang và đồng tác giả Ravi Kopparapu, từ trường địa từ và nồng độ oxy đã cùng tăng lên gần như song song từ kỷ Cambri cách đây khoảng 541 triệu năm. Đặc biệt, trong khoảng thời gian từ 330 triệu đến 220 triệu năm trước, cả hai yếu tố này đều ghi nhận mức tăng đột biến, làm nổi bật sự liên hệ tiềm năng giữa chúng.

Mặc dù chưa thể xác định nguyên nhân, hệ quả cụ thể, phát hiện này được xem là bằng chứng đầu tiên cho thấy từ trường Trái đất và oxy khí quyển không phát triển tách biệt mà có thể bị chi phối bởi một hoặc nhiều quá trình địa hóa học, địa vật lý sâu hơn trong lòng hành tinh.

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên hai bộ dữ liệu độc lập kéo dài 540 triệu năm. Bộ dữ liệu đầu tiên phản ánh nồng độ oxy trong khí quyển, được suy luận từ các chỉ số như thành phần trầm tích than hóa thạch và dấu vết còn lại của các đám cháy rừng cổ đại. Bộ dữ liệu thứ 2 cung cấp thông tin về cường độ từ trường địa từ thông qua các đặc tính từ tính được bảo tồn trong đá và trầm tích cổ xưa.

Khi đối chiếu hai bộ dữ liệu, các nhà khoa học phát hiện ra sự tương quan chặt chẽ giữa xu hướng tăng giảm của nồng độ oxy và cường độ từ trường địa từ. Tuy nhiên, câu hỏi cốt lõi vẫn chưa có lời giải: liệu một yếu tố chi phối yếu tố kia, hay cả hai đều chịu ảnh hưởng từ một quá trình khác chưa được xác định?

Một khả năng là từ trường địa từ đóng vai trò như một “lá chắn” bảo vệ, giúp ngăn chặn sự thất thoát của oxy và các phân tử khí quyển khác ra ngoài không gian. Các nghiên cứu trước đây đã cho thấy từ trường có thể giảm thiểu ảnh hưởng của gió mặt trời và bức xạ vũ trụ vốn có khả năng làm xói mòn bầu khí quyển theo thời gian.

Ngoài ra, từ trường còn bảo vệ sự sống khỏi tia X và bức xạ cực tím, giúp duy trì điều kiện ổn định cho các loài thực vật, đặc biệt là thực vật quang hợp, sinh trưởng và tạo ra oxy.

Ở chiều ngược lại, cũng có giả thuyết rằng nồng độ oxy cao có thể ảnh hưởng đến hoạt động của từ trường thông qua cơ chế kiến tạo mảng, quá trình tái chế vỏ Trái đất vào lớp phủ. Kiến tạo mảng đóng vai trò quan trọng trong vận chuyển vật liệu và năng lượng trong lòng hành tinh. Nếu oxy từ bề mặt thấm xuống lớp phủ và ảnh hưởng đến tương tác nhiệt động giữa lớp phủ và lõi ngoài lỏng, nơi sinh ra dòng điện gây từ thì nồng độ oxy có thể góp phần làm thay đổi cường độ từ trường.

Theo nhà khoa học Kuang, kiến tạo mảng không chỉ ảnh hưởng đến ranh giới giữa lớp phủ và lõi ngoài, nơi sản sinh từ trường, mà còn điều chỉnh chu trình hóa học giữa các lớp trong của hành tinh, có khả năng tác động đến tốc độ sản sinh hoặc hấp thụ oxy.

Một khả năng khác được nhóm nghiên cứu đặt ra là cả từ trường và nồng độ oxy đều chịu ảnh hưởng từ một quá trình địa chất sâu hơn chưa được xác định. Gợi ý ban đầu đến từ dữ liệu lịch sử, khi một đợt tăng vọt đồng thời của cả hai yếu tố trùng hợp với sự tồn tại của siêu lục địa Pangaea, hình thành khoảng 320 triệu năm trước và tan rã vào khoảng 195 triệu năm trước.

Siêu lục địa Pangaea là kết quả của sự tái cấu trúc quy mô lớn của các mảng kiến tạo trên bề mặt Trái đất. Việc sắp xếp lại này có thể đã thay đổi động lực nội tại của hành tinh, tác động đồng thời đến cả hoạt động địa từ và chu trình oxy. Tuy nhiên, Kuang và Kopparapu thừa nhận rằng hiện tại chưa có đủ dữ liệu về các siêu lục địa trước Pangaea để khẳng định mối liên hệ này.

"Đây là một giả thuyết hấp dẫn, nhưng vì chúng tôi chỉ có dữ liệu chắc chắn về một siêu lục địa nên chưa thể đưa ra kết luận cụ thể", Kuang cho biết.

Phát hiện này không chỉ có giá trị trong việc hiểu thêm về lịch sử Trái đất mà còn mở ra hướng tiếp cận mới trong tìm kiếm sự sống trên các hành tinh ngoài hệ Mặt trời. Nếu từ trường và oxy thực sự có mối liên hệ nội tại, thì việc đánh giá tiềm năng sự sống nên đồng thời xét đến cả hai yếu tố.

Theo nhóm nghiên cứu, nhiều hành tinh trong “vùng sống được” của các hệ sao khác có thể không đủ mạnh từ trường để giữ lại bầu khí quyển giàu oxy. Ngược lại, hành tinh có từ trường mạnh hơn có thể duy trì điều kiện thuận lợi cho sự sống trong thời gian dài hơn.

Hoàng Vũ

Nguồn Một Thế Giới : https://1thegioi.vn/tu-truong-va-oxy-moi-lien-he-dinh-hinh-su-song-tren-trai-dat-233741.html