1 Một Trái đất dành cho các nhà vật lí John Baez (Physics World, tháng 8/2009) Các nhà khoa học đang bắt đầu tìm hiểu ngữ cảnh trong đó sự tiến hóa của hành tinh chúng ta đã được định hình bởi những cú va chạm, những cú bắn phá, và những tai biến lớn. John Baez kể về lịch sử dữ dội của cái chấm xanh trên nền trời kia. Viễn cảnh biến đổi khí hậu do con người gây ra khiến cho nhiều người lo ngại. Ngoài quy mô rộng lớn của vấn đề, còn có thách thức của việc nó tồn tại quá phức tạp. Hành trạng của Trái đất hết sức khó tiên đoán một cách cụ thể. Công suất máy tính không đủ: các mô hình cần xây dựng trên những kiến thức vật lí chắc chắn và một sự hiểu biết tốt về hành trạng hiện nay của Trái đất – cũng như lịch sử của nó. Ảnh: Lynette Cook/Science Photo Library Thật may mắn, trong thập niên vừa qua, chúng ta đã học được rất nhiều về lịch sử này. Những bức màn che thời gian đang dần sáng tỏ. Có vẻ như chúng ta chẳng hề đơn độc trong việc đi qua những thời khắc hiểm nghèo. Trái đất đã chứng kiến một số thảm họa lớn. Để tập trung vào câu chuyện chính của chúng ta, chúng ta hãy tập trung vào bốn thứ: “vụ va chạm lớn” chừng 4,55 tỉ năm trước; “đợt bắn phá nặng nề muộn” khoảng 4 tỉ năm trước; “tai biến oxygen” chừng 2,5 tỉ năm trước; và sự kiện “quả cầu tuyết Trái đất” chừng 850 triệu năm trước. Chi tiết của những sự kiện này – và thật sự chúng có xảy ra hay không – vẫn đang gây tranh cãi. Tuy nhiên, chúng là những lí thuyết được chấp nhận rộng rãi. Trong mỗi trường hợp, có những cơ sở vật lí hấp dẫn liên quan trong việc kiểm tra những lí thuyết này. 2 Sự ra đời của Mặt trăng Mặt trời có lẽ đã hình thành từ sự co sập hấp dẫn một đám mây khí và bụi. Các mô hình ban đầu của sự hình thành sao giả sử sự đối xứng cầu, nhưng nếu bạn biết nói đùa với điểm nút là “hãy xét một con bò hình cầu”, thì bạn sẽ nghi ngờ đây là một sự đơn giản hóa quá mức nguy hiểm. Thật vậy, xung lượng góc giữ một vai trò quan trọng. Khi một đám mây như thế co sập do hấp dẫn, thì nó phải hình thành nên một “đĩa bồi tụ” xoay tít. Khi tâm của cái đĩa này trở nên đủ đậm đặc cho áp suất của nó giữ nó lại, thì Mặt trời của chúng ta ra đời dạng một “tiền sao”. Pha này tồn tại khoảng chừng 100 000 năm; sau đó nhiệt độ tăng đến điểm mà sự phun trào của khí nóng ngăn cản Mặt trời bồi tụ thêm bất kì chất liệu gì nữa. Tại điểm này, Mặt trời trở thành cái chúng ta gọi là “sao Tauri T”, được cấp nguồn chỉ bởi năng lượng hấp dẫn khi nó từ từ co lại. Sau chừng 100 triệu năm nữa, nó trở thành một ngôi sao bình thường khi hydrogen tại tâm của nó bắt đầu chịu sự nhiệt hạch. Một số bụi xoay tròn xung quanh Mặt trời sơ khai trở nên nóng bỏng và tan đi, và một số trong những giọt tan chảy này sau đó đông lại thành “cục” – những quả cầu kích cỡ milimet của những khoáng chất đơn giản, như pyroxene và olivine, chủ yếu cấu thành từ sodium, calcium, magnesium, nhôm, sắt, silicon và oxygen. Những cục này là thành phần chính của một số trong những vật thể nguyên thủy nhất vẫn miệt mài hành trình của chúng trong hệ mặt trời: các thiên thạch phủ đá gọi là “chondrite”. Bụi quay xung quanh Mặt trời sơ khai bắt đầu hình thành nên các tảng gọi là “tảng hành tinh”. Khi các tảng này va chạm nhau, chúng trở nên to hơn, cuối cùng hình thành nên các tiểu hành tinh và hành tinh và chúng ta thấy ngày nay. Một số tảng đã tan chảy, để các kim loại nặng co vào trong lõi của chúng trong khi vật chất nhẹ hơn vẫn ở trên bề mặt. Và một số tảng đâm sầm vào nhau, vỡ tan ra và hình thành nên chondrite và những thiên thạch khác, ví dụ như các thiên thạch sắt-nickel và các thiên thạch phủ đá gọi là “achondrite”. Bằng cách sử dụng các kĩ thuật định tuổi phóng xạ trên thiên thạch, các nhà nghiên cứu khẳng định một kiến thức chính xác bất ngờ về thời điểm khi toàn bộ những sự kiện này xảy ra: đâu đó giữa 4,56 và 4,55 tỉ năm trước. Cho nên, Trái đất có khả năng đã hình thành đâu đó khoảng thời gian trên – và câu chuyện của chúng ta chính thức bắt đầu từ chỗ này. Lịch sử của Trái đất được phân chia thành bốn kỉ nguyên: Hadean, Archean, Proterozoic và Phanerozoic. Khi tôi còn nhỏ thì “kỉ Cambri” đã lùi xa vào dĩ vãng như sách vở của tôi bảo thế, ngoại trừ “kỉ Tiền Cambri” u ám. Nhưng kỉ Cambri chỉ mới bắt đầu 540 triệu năm trước. Kỉ Cambri đánh dấu sự bắt đầu của thời kì hiện đại, Phanerozoic, nghĩa là “tuổi của sự sống khả kiến”. Đây là lúc các sinh vật đa bào thống lĩnh thế giới, để lại các hóa thạch mà chúng ta thấy ngày nay. Nhưng chúng ta sẽ đào sâu thêm nhiều nữa: đại Phanerozoic sẽ kết thúc câu chuyện của chúng ta. Ngược thời gian về đại Hadean. Đúng như tên gọi của nó, đây là thời điểm khi Trái đất cực kì nóng bỏng. Nó bắt đầu với một sự kiện hình thành nên Mặt trăng cách nay khoảng 4,53 tỉ năm. Cái gì đã tạo ra Mặt trăng? Lời giải thích phổ biến nhất hiện nay là “lí thuyết va chạm lớn” – thỉnh thoảng được gọi là lí thuyết “miếng ván lưng ghế lớn”. Quan điểm là một hành tinh khác hình thành tại một trong các điểm Lagrange của quỹ đạo Trái đất. Năm 1772, Joseph Louis Lagrange đã chứng tỏ được rằng nếu bạn có một hành tinh ở trong một quỹ đạo tròn xung quanh Mặt trời, thì một vật thể nhẹ hơn nhiều sẽ quay ổn định xung quanh Mặt trời ở cùng khoảng cách đó nếu nó nằm trước hoặc sau hành tinh 60 o . Thật ra có nhiều tiểu hành tinh nằm gần điểm các điểm Lagrange của Mộc tinh, và còn một số nằm tại điểm Lagrange của Hỏa tinh và Hải vương tinh. Không có tiểu hành tinh nào được tìm thấy ở các điểm Lagrange của Trái đất. Nhưng theo lí thuyết va chạm lớn, một hành tinh 3 đã thật sự hình thành tại một trong những điểm này. Khi nó đạt được khối lượng cỡ bằng khối lượng của Hỏa tinh, nó không còn nằm ổn định ở điểm này nữa. Nó từ từ trôi giạt về phía Trái đất, và cuối cùng thì đâm thẳng vào! Cú va chạm này có thể đã hình thành nên Mặt trăng. Một mô phỏng máy tinh cho thấy sự va chạm giữa Theia và Trái đất. Theo lí thuyết “miếng ván lưng ghế lớn”, Theia là một hành tinh hình thành tại điểm Lagrange của Trái đất. Là kết quả của cú va chạm hành tinh này, Mặt trăng đã ra đời (Ảnh: Robin Canup, Viện Nghiên cứu Tây Nam) Thật là một lí thuyết ngoạn mục, nhưng có một trường hợp chắc chắn cho nó, được mô tả đẹp đẽ trong cuốn sách mới đây của nhà văn khoa học Dana Mackenzie, Miếng ván lưng ghế lớn, Hay Mặt trăng của chúng ta đã đến như thế nào. Ví dụ, ma sát thủy triều đang làm cho Mặt trăng dần tiến xa ra khỏi Trái đất. Chúng ta biết nó đang di chuyển ra xa ở tốc độ chừng 3,8 cm mỗi năm. Các lớp trầm tích cổ đại ghi lại vết thủy triều và cho thấy các tháng đã dài hơn ít nhất là kể từ thời kì tiền Cambri. Việc ngoại suy ngược trở lại chúng ta tìm thấy trong đại Hadean Mặt trăng ở rất gần Trái đất. Có thể nào nó bị vứt ra khỏi Trái đất bởi lực li tâm, hoặc là hình thành gần Trái đất ở nơi đầu tiên, hoặc là bị bắt giữ bởi trường hấp dẫn của Trái đất? Toàn bộ những lí thuyết này phải được xem xét, nhưng lí thuyết va chạm lớn dường như phù hợp tốt nhất với số liệu. Người ta xem xét nó một cách nghiêm túc đến mức hành tinh thủ phạm giả thuyết đã va chạm vào Trái đất còn có một cái tên: Theia. Theo thần thoại Hi Lạp, Theia là vị nữ thần đã khai sinh ra Mặt trăng. Năm 2004, nhà thiên văn vật lí Robin Canup thuộc Viện Nghiên cứu Tây Nam ở Boulder, Colorado, đã công bố một số chương trình mô phỏng máy tính đáng chú ý của vụ va chạm lớn. Để cho một mặt trăng giống như mặt trăng của chúng ta hình thành – thay vì một mặt trăng quá giàu sắt, hay quá nhỏ, hay không thích hợp ở những khía cạnh khác – bạn cần phải chọn những điều kiện ban đầu thích hợp. Canup tìm thấy tốt nhất là giả sử rằng Theia hơi nặng hơn Hỏa tinh một chút: chừng 10% đến 15% khối lượng của Trái đất. Nó còn phải bắt đầu di chuyển chậm về phía Trái đất, và va chạm với Trái đất ở một góc sớt qua. 4 Kết quả là một ngày rất tồi tệ. Theia va vào Trái đất và cắt ra một mảng lớn, hình thành một vệt dài đất đã vỡ vụn, tan chảy hoặc bốc hơi uốn thành vòng cung vào trong không gian. Trong vòng một giờ, một nửa bề mặt Trái đất bị nóng đỏ lên, và vệt mảnh vụn kéo dài gần bằng bốn lần bán kính Trái đất trong không gian. Sau ba đến năm giờ, lõi sắt của Theia và phần lớn các mảnh vụn lại rơi trở xuống. Toàn bộ lớp vỏ và lớp bao ngoài của Trái đất bị tan chảy. Tại thời điểm này, một phần tư Theia thật sự bốc hơi hết. Sau một ngày, vật chất không còn rơi trở xuống hình thành nên một vành mảnh vụn bay xung quanh Trái đất. Nhưng một vành như thế là không bền: trong vòng một thế kỉ, nó sẽ tập hợp lại hình thành nên Mặt trăng mà chúng ta biết đến và yêu thích. Trong khi đó, lõi sắt của Theia co vào tâm của Trái đất. Lí thuyết va chạm lớn vẫn gây nhiều tranh luận, một phần vì có ít bằng chứng trực tiếp còn sót lại: những tảng đá già nhất được biết trên Trái đất được hình thành gần như nửa tỉ năm sau đó. Đợt bắn phá muộn nặng nề Đại Archean bắt đầu với sự hình thành của những tảng đất đá đầu tiên tồn tại cho đến ngày nay. Chuyện này xảy ra khoảng 4 tỉ năm trước. Nhiều tảng đá lửa, đặc biệt là ba-zan, phải hình thành trước thời kì này. Thật ra, các đại dương có lẽ đã hình thành cách nay 4,2 tỉ năm. Nhưng chúng ta không thấy bất kì vết tích nào của địa mạo sơ khai này. Một lí do có thể là sự bắt đầu của đại Archean không phải là một thời điểm hòa bình. Sau khi Mặt trăng hình thành, Trái đất tiếp tục chịu nhiều cú va chạm. Thật kì lạ, thay vì tần suất đều đặn của chúng theo thời gian, nó có thể bị bắn phá trong một thời kì gọi là đợt bắn phá muộn nặng nề, xảy ra chừng 4 đến 3,8 tỉ năm trước. Rất nhiều miệng hố lớn trên Mặt trăng có niên đại trong thời kì nay, cho nên có khả năng là Trái đất cũng chịu sự va chạm – nhưng ở đây, những miệng hố cũ như thế đã bị mất do hoạt động thời tiết và hoạt động địa chấn. Cho nên, Mặt trăng là chỉ dẫn của chúng ta. Trong đợt bắn phá muộn nặng nề, Mặt trăng bị bắn phá bởi 1700 thiên thạch tạo ra những miệng hố rộng hơn 100 km. Trái đất có thể dễ dàng nhận nhiều gấp 10 lần những cú va chạm thuộc cỡ này, với một số hố lớn hơn nhiều. Để hình dung ra cường độ của đợt bắn phá túi bụi này, hãy nhớ lại cú va chạm thiên thạch có lẽ đã làm tiệt diệt loài khủng long vào cuối kỉ Phấn trắng cách nay 65 triệu năm. Cú va chạm này để lại một miệng hố rộng 180 km. Những cú va chạm thuộc cỡ này xảy ra như cơm bữa trong thời kì bắn phá muộn nặng nề. Một mô phỏng máy tính cho thấy những hành tinh nhóm ngoài – Mộc tinh (màu lục), Thổ tinh (màu cam), Thiên vương tinh (màu lam nhạt) và Hải vương tinh (màu lam sậm) – và vành đai Kuiper trước khi có sự cộng hưởng quỹ đạo Mộc tinh/Thổ tinh 2:1 (hình bên trái), trong khi làm tán xạ các vật thể vành đai Kuiper vào trong hệ mặt trời sau sự dịch chuyển quỹ đạo của Hải vương tinh (hình giữa), và sau khi Mộc tinh bắn vọt các vật thể vành đai Kuiper (hình bên phải). (Ảnh: Mark Wyatt, University of Cambridge) 5 Tại sao thời kì này dữ dội như vậy? Một lí thuyết cho rằng khoảng thời gian này, Mộc tinh và Thổ tinh di chuyển vào sự cộng hưởng quỹ đạo 2:1 (khi Mộc tinh hoàn thành hai vòng quỹ đạo thì trong thời gian đó Thổ tinh chỉ hoàn thành một vòng), do đó gây ra một sự chia sẽ to lớn trong sự phân bố ban đầu của các tiểu hành tinh và các vật thể băng giá đang quay xung quanh Mặt trời. Năm 2005, một chương trình hợp tác quốc tế của các nhà vật lí hành tinh, trong đó có Hal Levison đến từ Viện Nghiên cứu Tây Nam – một trong những người thúc đẩy quan điểm rằng Diêm vương tinh là một “hành tinh lùn” – đã công bố một bài báo về một số mô phỏng máy tính hấp dẫn của hệ mặt trời (Nature435 466). Chọn điều kiện ban đầu, họ lấy cả bốn hành tinh khí khổng lồ nằm trong quỹ đạo tròn ở gần nhau hơn vị trí của chúng ngày nay. Do tương tác với các tảng hành tinh, Thổ tinh, Thiên vương tinh và Hải vương tinh đã dần dần di cư ra bên ngoài. Khi Thổ tinh đi tới điểm nơi nó quay xung quanh Mặt trời một vòng trong mỗi hai vòng của Mộc tinh, thì toàn bộ hệ mặt trời phía ngoài bị mất ổn định. Quỹ đạo của Hải vương tinh và Thiên vương tinh trở nên lệch tâm nhiều hơn và chúng ném nhiều tảng hành tinh ra khỏi quỹ đạo ban đầu của chúng. Một số bị kéo giật vào hệ mặt trời phía trong, cái giải thích cho đợt bắn phá muộn nặng nề. Tai biến oxygen Người ta tin rằng bề mặt của Trái đất đủ lạnh để hình thành nên một lớp vỏ ngay trước đợt bắn phá muộn nặng nề đó. Trong khi đó, hoạt động núi lửa sẽ giải phóng rất nhiều hơi nước, carbon dioxiode và ammonia. Hoạt động này hình thành nên cái gọi là “khí quyển thứ hai” của Trái đất. “Khí quyển thứ nhất” của Trái đất, chủ yếu gồm hydrogen và helium, đã bị thoát vào trong không gian. Khí quyển thứ hai chủ yếu gồm carbon dioxide và hơi nước, với một phần nitrogen nhưng có khả năng không có nhiều oxygen. Khí quyển thứ hai này có nhiều chất khí hơn gấp 10 lần so với “khí quyển thứ ba” ngày nay. Khi Trái đất lạnh đi, các đại dương hình thành. Chúng có lẽ đã sôi hết hoàn toàn trong một số cú va chạm lớn nhưng sau đó đã định hình lại. Cuối cùng, phần nhiều carbon dioxide trong khí quyển hòa tan vào trong biển nước. Hoạt động này sau đó làm kết tủa carbonate, từ đó bắt đầu một pha mới trong cái nhà địa chất học Robert Hazen thuộc Viện Carnegie ở Phòng thí nghiệm vật lí địa cầu Washington gọi là “sự tiến hóa khoáng chất”. Đây không phải là sự tiến hóa theo ý nghĩa Darwin luận, mà chỉ là sự đa dạng hóa dần dần của các kháng chất trong lịch sử Trái đất. Năm 2008, một đội các nhà địa chất đứng đầu là Hazen đã ước tính 350 loại khoáng chất có thể tìm thấy trên Trái đất trong đại Hadean. Nhưng khi lịch sử Trái đất tiếp diễn, con số đếm của họ lại tăng lên. Vào cuối đại Archean, nó đạt tới con số 1500, một phần nhờ sự hình thành của các đại dương – nhưng còn nhờ sự phát triển của sự kiến tạo mảng. Bước thứ nhất trong hoạt động kiến tạo mảng là sự hình thành “các vùng im lìm”: các mảnh cổ, đan xen chặt chẽ của lớp vỏ và lớp bao của Trái đất, hàng tá trong số đấy còn tồn tại ngày nay. Ví dụ, ở Anh, đông nam xứ Wales và một phần miền tây Anh quốc nằm trong vùng im lìm Midlands. Trong khi đa số các vùng im lìm chỉ hoàn thành việc hình thành cách nay 2,7 tỉ năm, thì gần như toàn bộ đã bắt đầu phát triển sớm hơn. Các vùng im lìm cấu thành phần lớn từ đá lửa như granite, loại đá phức tạp hơn so với ba-zan. Granite hình thành theo nhiều kiểu, ví dụ bằng sự tan chảy trở lại của đá trầm tích. Đá kiểu granite buổi đầu thì có khả năng đơn giản hơn. Các vùng im lìm khớp lại với nhau hình thành nên những mảng lớn hơn cấu thành nên lớp vỏ của Trái đất ngày nay. Thật vậy, sự kiến tạo mảng mà chúng ta biết đã bắt đầu khoảng 3 tỉ năm trước. Một mặt quan trọng của tiến trình này là hồi phục của lớp vỏ Trái đất qua “sự trừ rút”: các mảng đại dương trượt bên dưới các mảng lục địa và bị đẩy vào lớp bao. 6 Một đặc điểm nữa là hoạt động núi lửa dưới nước, dẫn tới các lỗ thông nhiệt động – những vết nứt trên đáy biển phun trào nước nóng. Có khả năng là những lỗ thông hơi này giữ một vai trò nào đó trong phần ngoạn mục nhất của tất cả các phát triển thời kì Archean: nguồn gốc của sự sống. Vì Trái đất sơ khai thiếu oxygen tự do, cho nên sự sống đầu tiên phải là kị khí. Ngay cả ngày nay, phần nhiều trong số những vi khuẩn cổ xưa nhất được biết tới, ví dụ như các vi khuẩn tìm thấy trong các lỗ thông hơi nhiệt động, không thể chịu đựng sự có mặt của oxygen. Những sinh vật đó gây ra một chu kì sulphur hoạt động và sự lắng đọng quặng sulphate đã bắt đầu khoảng 3,6 tỉ năm trước. Sau này, chúng đã làm cho khí quyển giàu thêm nhiều khí methane. Ở một số nơi, các vi khuẩn đã bắt đầu quang hợp và đưa oxygen vào trong khí quyển. Có vẻ như là những cây xanh đầu tiên cần đến khả năng của chúng để quang hợp bằng cách cộng sinh với các vi khuẩn đó. Thật vậy, chất lạp lục trong cây xanh có ADN riêng của chúng. Không rõ khi nào thì sự quang hợp bắt đầu – ước tính chừng giữa 3,5 và 2,6 tỉ năm trước. Một manh mối có thể - những viên đá gọi là “vật hình thành sắt dải” cấu thành từ những lớp mỏng sắt oxide xen kẽ với đá nghèo sắt – bắt đầu xuất hiện khoảng thời gian này. Chúng có thể đã hình thành khi oxygen từ các sinh vật quang hợp đầu tiên phản ứng với sắt trong nước biển. Chẳng ai biết chắc chắn tại sao những thời kì trầm tích giàu sắt đó lại xuất hiện và đi qua. Phải mất một thời gian dài cho sự quang hợp có tác động đáng kể lên khí quyển của Trái đất – nhưng khi chúng đã tác động, chừng 2,5 tỉ năm trước, kết quả thật ngoạn mục. Sau hết thảy, oxygen có hoạt tính cao ở dạng khí của nó, và đa số sự sống sơ khai không thể chịu được nó. Cho nên, chương đoạn này trong lịch sử Trái đất được đặt tên là tai biến oxygen. May thay, sự tiến hóa đã tìm thấy một lối ra: ngày nay thì nhiều loài cần đến oxygen. Tai biến oxygen đánh dấu sự kết thúc của đại Archean và bắt đầu một đại mới, Proterozoic. Những tỉ năm tiếp theo được thống trị bởi cái gọi là “trung đại dương”: nước biển chứa rất nhiều oxygen hơn so với trước đó, nhưng vẫn còn ít hơn nhiều so với ngày nay. Quả cầu tuyết Trái đất Bắt đầu khoảng 850 triệu năm trước, một số điều kì diệu đã xảy ra: giai đoạn đóng băng khủng khiếp trong đó phần lớn hay toàn bộ Trái đất phủ đầy băng tuyết. Những người ủng hộ phiên bản cực đoan của kịch bản này gọi chúng là sự kiện “quả cầu tuyết Trái đất”, còn những người khác thì biện hộ cho một “quả cầu tuyết bẩn”. Vì băng tuyết làm phản xạ ánh sáng mặt trời, làm cho Trái đất càng lúc càng lạnh hơn, cho nên người ta dễ dàng đoán được làm thế nào sự hồi tiếp phi mã như thế có thể xảy ra. Loại hồi tiếp ngược lại hiện đang xảy ra, vì băng tan chảy làm cho Trái đất tối hơn và do đó ngày càng ấm hơn. Những câu hỏi hấp dẫn là tại sao sự mất cân bằng này không đưa Trái đất đến những nhiệt độ cùng cực theo kiểu này hoặc kiểu kia, tại sao các sự kiện quả cầu tuyết Trái đất bắt đầu khi chúng xuất hiện, và tại sao Trái đất không còn băng giá nữa. Đây là câu trả lời phổ biến hiện nay cho câu hỏi sau cùng. Các tảng băng làm chậm lại sự phong hóa của đá. Sự phong hóa này là một trong những quá trình dài hạn chủ yếu hấp thụ carbon dioxide khí quyển, chuyển hóa thành những khoáng chất carbonate khác nhau. Mặt khác, ngay cả trên một Trái đất phủ băng, thì hoạt động núi lửa sẽ tiếp tục đưa carbon dioxide vào khí quyển. Cho nên, cuối cùng thì carbon dioxide sẽ tích lũy thêm và hiệu ứng nhà kính sẽ làm ấm mọi thứ trở lại. Khi băng tan đi, sự phong hóa sẽ tăng lên và lượng carbon dioxide trong khí quyển giảm trở lại. Tuy nhiên, vòng hồi tiếp này rất chậm. Thật vậy, 7 người ta cho rằng trong pha nóng, đến 13% khí quyển có thể là carbon dioxide – gấp chừng 350 lần so với cái chúng ta thấy ngày nay! Theo giả thuyết “quả cầu tuyết Trái đất”, cách đây 850 triệu năm, bề mặt hành tinh của chúng ta hoàn toàn băng giá (Ảnh: Simon Terrey/Science Photo Library) Vào cuối những chu kì băng giá này, người ta tin rằng oxygen đã tăng từ 2% khí quyển lên 15% (Bây giờ nó là 21%). Đây có thể là nguyên do các sinh vật đa bào hít thở oxygen có tuổi từ thời kì này. Những người khác thì cho rằng chu kì “băng khô” gây áp lực tiến hóa dữ dội lên sự sống và dẫn đến sự phát triển của các sinh vật đa bào. Cả hai lí thuyết này đều có thể đúng (Muốn tìm hiểu chi tiết, hãy đọc quyển Quả cầu tuyết Trái đất của Gabrielle Walker). Sự phát triển của các sinh vật đa bào đánh dấu sự kết thúc của đại Proterozoic và bắt đầu đại hiện nay: Phanerozoic. Đây là phần kết câu chuyện của chúng ta – nhưng tất nhiên lịch sử của Trái đất không dừng lại ở đây. Chúng ta hiện ở trong kỉ Cenozoic của đại Phanerozoic. Kỉ Holocene chỉ vừa kết thúc và kỉ Anthropocene vừa mới bắt đầu, đặc trưng bởi sự tác động đáng kể của con người lên các hệ sinh thái và khí hậu. Bằng việc phá hủy môi trường tự nhiên, loài người đã đưa vào chuyển động một sự kiện diệt vong có thể xếp ngang hàng với sự kết thúc của kỉ Phấn trắng cách đây 65 triệu năm. Chúng ta còn làm tăng thêm hàm lượng carbon dioxide khí quyển ở tốc độ không thể tin nổi. Nếu nhiệt độ tăng lên thêm một độ, thì nhiệt độ của Trái đất sẽ nóng nhất trong 1,35 triệu năm qua, trước khi chu kì băng hà hiện nay bắt đầu. Chúng ta đang đi về đâu? Chẳng ai biết cả. Tuy nhiên, nghiên cứu lịch sử của Trái đất sẽ đưa chúng ta vào một tình thế tốt hơn để dự báo. Chúng ta không thể chạy các thí nghiệm để kiểm tra phản ứng của Trái đất với những hàm lượng khác nhau của khí nhà kính. Các mô phỏng máy tính là cần thiết, nhưng bằng chứng từ quả cầu tuyết Trái đất và những tình tiết khác trong quá khứ của Trái đất là những kiểm tra quan trọng cho những mô hình này. Tương tự, việc nghiên cứu các sự kiện 8 diệt vong trong quá khứ, và sự hồi sinh của Trái đất từ chúng, có thể cung cấp các manh mối về tương lai của giới sinh vật trên hành tinh này. John Baez là nhà vật lí toán tại trường Đại học California, Riverside, Mĩ. Trần Tiểu Gia (theo Physics World, số tháng 8/2009) http://thuvienvatly.com http://www.scribd.com/hkqam3639 . 1 Một Trái đất dành cho các nhà vật lí John Baez (Physics World, tháng 8/2009) Các nhà khoa học đang bắt đầu tìm hiểu ngữ cảnh trong đó sự. rất gần Trái đất. Có thể nào nó bị vứt ra khỏi Trái đất bởi lực li tâm, hoặc là hình thành gần Trái đất ở nơi đầu tiên, hoặc là bị bắt giữ bởi trường hấp dẫn của Trái đất? Toàn bộ những lí thuyết. hơn Hỏa tinh một chút: chừng 10% đến 15% khối lượng của Trái đất. Nó còn phải bắt đầu di chuyển chậm về phía Trái đất, và va chạm với Trái đất ở một góc sớt qua. 4 Kết quả là một ngày rất