Mặt Trời — ngôi sao nằm ở trung tâm Hệ Mặt Trời — đang liên tục tăng cường độ sáng lẫn nhiệt lượng bức xạ ra không gian. Lượng năng lượng mà ngôi sao này phát ra hiện nay đã vượt khoảng một phần ba so với thời điểm hình thành cách đây 4,5 tỷ năm. Theo các mô hình tiến hóa thiên văn, xu hướng đó sẽ không dừng lại cho đến khi Mặt Trời bước vào giai đoạn tàn lụi sau chừng 5 tỷ năm nữa.
Khi Mặt Trời tiếp tục gia tăng độ sáng, Trái Đất sẽ dần mất đi các đại dương do hiệu ứng bay hơi (Ảnh: Getty).
Sự sống còn bao lâu nữa?
Câu hỏi Trái Đất còn có thể duy trì sự sống trong bao lâu đã thu hút sự quan tâm của giới khoa học suốt nhiều thập kỷ. Ước tính được James Lovelock và các cộng sự đưa ra từ năm 1982 cho rằng sinh quyển quang hợp trên hành tinh của chúng ta sẽ chấm dứt trong vòng khoảng 100 triệu năm tới — một con số nghe có vẻ lớn nhưng thực ra khá ngắn theo thang đo địa chất.
Tuy nhiên, một nghiên cứu mới được công bố ngày 28/5 trên tạp chí JGR Atmospheres đã mở ra góc nhìn khả quan hơn đáng kể. Các tác giả cho rằng đời sống thực vật có thể còn tiếp tục tồn tại thêm khoảng 1,8 tỷ năm nữa — con số lớn hơn nhiều so với những dự báo trước đây. Mốc thời gian này cũng gần với thời điểm Trái Đất được dự đoán sẽ mất đi các đại dương, xảy ra trong vòng 2 tỷ năm tới, khi bức xạ phân tách các phân tử nước hoặc hiện tượng bay hơi mất kiểm soát xảy ra.
"Chúng tôi muốn chứng minh rằng sự sống trên Trái Đất, đặc biệt là thảm thực vật phức tạp có thể tồn tại lâu hơn trong tương lai so với những gì các nghiên cứu trước đây từng chỉ ra", Jacob Haqq-Misra, nhà thiên văn sinh học thuộc tổ chức phi lợi nhuận Blue Marble Space và đồng tác giả nghiên cứu, cho biết.
Vai trò then chốt của quang hợp và CO2
Toàn bộ sự sống trên Trái Đất đều gắn liền với quá trình quang hợp — cơ chế sinh học mà thực vật, tảo và một số vi khuẩn dùng để chuyển hóa CO2 và nước thành các hợp chất hữu cơ giàu năng lượng nhờ ánh sáng Mặt Trời, đồng thời thải ra oxy. Quá trình này cần đồng thời cả CO2 lẫn ánh sáng. Khi Mặt Trời đẩy nhiệt độ Trái Đất vượt quá một ngưỡng nhất định, thực vật sẽ mất đi khả năng quang hợp, kéo theo sự sụp đổ của toàn bộ chuỗi thức ăn và cái chết của sự sống.
Thực vật chuyển đổi ánh sáng Mặt Trời thành năng lượng, nhưng ở một ngưỡng nhiệt độ nhất định, khả năng này sẽ bị ngừng hoạt động (Ảnh: Getty).
Robert Graham, nhà khoa học hành tinh tại Đại học Chicago, lý giải rằng Trái Đất đã duy trì được điều kiện nhiệt độ bề mặt phù hợp với sự sống trong phần lớn 4 tỷ năm qua nhờ một hệ thống điều hòa khí hậu tự nhiên. Cơ chế đó vận hành bằng cách lưu trữ CO2 vào lòng đất qua quá trình phong hóa đá, sau đó tái phóng thích qua hoạt động núi lửa. Song khi hành tinh nóng lên, nó sẽ hút nhiều CO2 từ khí quyển hơn để hãm nhiệt, vô tình làm cạn kiệt nguồn carbon mà thực vật cần cho quang hợp.
Sinh quyển Trái Đất vẫn còn nhiều ẩn số
Trong công trình mới này, Haqq-Misra và cộng sự Eric Wolf đã vận hành 29 mô hình khí hậu để phân tích điều gì sẽ xảy ra với sinh quyển thực vật của Trái Đất dưới các kịch bản khác nhau. Nhóm nghiên cứu xem xét hai ngưỡng cực đoan: một là khi nhiệt độ tăng quá cao dù CO2 vẫn duy trì ổn định, hai là khi CO2 giảm sâu đến mức thực vật không thể tồn tại dù nhiệt độ chưa vượt giới hạn. Từ đó, họ phân tích các kịch bản trung gian, kể cả trường hợp Trái Đất có khả năng hấp thụ carbon từ khí quyển rất hiệu quả khi nhiệt độ leo thang.
Đáng chú ý, nhóm nghiên cứu còn đưa vào mô hình nhiều nhóm thực vật đặc biệt, gồm các loài có thể sinh trưởng trong môi trường CO2 cực thấp nhờ cơ chế quang hợp CAM (crassulacean acid metabolism) — điển hình ở cây mọng nước và lan — cũng như một số thực vật biển có khả năng khai thác carbon hòa tan từ hệ thống đại dương.
Đánh giá từ giới chuyên gia
Robert Graham nhận định công trình này là một bước tiến thực sự so với các nghiên cứu trước, cho thấy sinh quyển phức tạp như Trái Đất có sức chống chịu với biến đổi môi trường do Mặt Trời tăng sáng tốt hơn những gì từng được dự báo. Trong khi đó, Andrew Rushby — nhà thiên văn sinh học tại Đại học Birkbeck ở London — đánh giá nghiên cứu đã cập nhật thêm khái niệm về "tuổi thọ của sinh quyển", nhưng ông cũng nhấn mạnh đây vẫn chỉ là những "ước tính mang tính khái quát".
"Chúng ta không thể dự đoán hoặc biết được những khả năng tiến hóa mà sinh quyển quang hợp có thể đạt được để thích nghi với sự gia tăng năng lượng Mặt Trời và sự suy giảm CO2 trong khí quyển, đặc biệt là trong thang thời gian hàng tỷ năm", Rushby chia sẻ.
Bản thân các tác giả nghiên cứu cũng thừa nhận rằng những giới hạn liên quan đến stress nhiệt hay thiếu hụt dinh dưỡng có thể chỉ phản ánh thực trạng của sinh quyển ngày nay, chứ không phải là rào cản tuyệt đối đối với tiến hóa trong tương lai xa. Sự sống có thể thích nghi theo những cách mà hiện tại chúng ta chưa thể hình dung được.
Haqq-Misra kết luận với thái độ lạc quan: "Hệ thống Trái Đất có độ bền vững cao, và chúng ta là một phần của một quá trình có thể kéo dài lâu hơn rất nhiều so với những gì từng nghĩ".
Cảm ơn bạn đã dành thời gian theo dõi bài viết. Nếu chủ đề về tương lai của Trái Đất và vũ trụ khiến bạn tò mò, đừng bỏ qua những bài viết liên quan ngay bên dưới — còn nhiều điều thú vị đang chờ bạn khám phá!
Ý kiến bạn đọc (0)