KÌ BÍ (LAURA ROBISON – NHÀ KHOA HỌC ĐẠI
DƯƠNG)
Tôi là một nhà hóa học hàng hải. Tôi nghiên cứu hóa học của đại dương hiện đại. Tôi cũng nghiên cứu các đặc tính hóa học của các đại dương cổ đại. Cách tôi nghiên cứu các đại dương cổ đại là với phần còn lại hóa thạch của san hô
biển sâu. Bạn có thể thấy bức ảnh này sau lưng tôi. Ảnh này được chụp gần Nam Cực, dưới mực nước biển hàng nghìn mét. Vì vậy, những loài san hô này rất khác so với những loài khác, giống như một số loài mà bạn may mắn nhìn thấy khi đi nghỉ ở vùng nhiệt đới.
Tôi hy vọng bài nói chuyện của tôi sẽ trình bày một hình ảnh bốn chiều của đại dương. Hai trong số các kích thước đó, như bản vẽ mặt bằng tuyệt đẹp này, mô tả nhiệt độ ở mực nước biển. Bức ảnh này được chụp bởi vệ tinh nên có độ phân giải không gian rất cao. Nội dung chung của bức ảnh khá dễ hiểu. Các vùng xích đạo ấm hơn vì nhận được nhiều ánh sáng mặt trời. Các cực lạnh hơn vì chúng nhận được ít ánh sáng mặt trời hơn. Vì vậy, điều này tạo ra một tảng băng khổng lồ trên vùng đất của Nam Cực, cũng như đỉnh của Bắc Bán cầu. Nếu bạn lặn sâu xuống đại dương, hoặc chỉ cần chạm vào ngón chân của mình, bạn biết rằng càng xuống sâu, nó càng lạnh hơn, chủ yếu là do nước biển sâu lấp đầy các khe núi đến từ các vùng cực lạnh hơn, nơi mật độ nước nhiều hơn.
Nếu chúng ta quay ngược thời gian 20.000 năm, toàn bộ Trái đất trông rất khác. Những gì tôi vừa cho bạn xem là một bản phác thảo hoạt hình về một trong những thay đổi lớn, và nó trông giống như thế này trong thời đại đó. Tảng băng lớn hơn nhiều so với bây giờ. Chúng bao phủ một vùng đất rộng lớn và mở rộng ra mọi đại dương. Mực nước biển thấp hơn 120 mét so với hiện tại. [Mức độ] carbon dioxide thấp hơn nhiều so với hiện tại. Nhiệt độ trung bình trên Trái đất lạnh hơn hiện nay khoảng 3 đến 5 độ C và ở các vùng cực lạnh hơn.
Những gì tôi đang cố gắng tìm ra và những gì các đồng nghiệp của tôi đang cố gắng tìm ra, là cách chúng ta chuyển đổi từ khí hậu cực lạnh sang khí hậu ấm áp mà chúng ta đang tận hưởng hiện nay. Nghiên cứu về lõi băng cho chúng ta biết rằng quá trình chuyển đổi từ lạnh sang ấm không suôn sẻ lắm, vì bạn có thể suy ra từ sự gia tăng chậm của bức xạ mặt trời. Chúng ta có thể đi đến kết luận này bởi vì nếu bạn khoan một lỗ trên một tảng băng, bạn có thể tìm thấy băng xếp thành từng lớp theo năm, giống như trong bức tranh về tảng băng này. Bạn có thể thấy những sọc xanh và trắng. Khí bị giữ lại trong các lõi băng này, vì vậy chúng ta có thể đo carbon dioxide từ đó. Vì vậy, chúng ta biết rằng mức độ carbon dioxide trong quá khứ thấp hơn bây giờ. Thành phần hóa học của nước đá cũng có thể cho chúng ta biết về nhiệt độ ở các vùng cực. Nếu bạn đi du lịch từ 20.000 năm trước cho đến ngày nay, bạn sẽ thấy nhiệt độ tăng lên. Nó không phát triển thuận lợi. Đôi khi nhiệt độ tăng rất nhanh, sau đó ổn định trong một thời gian, rồi lại tăng nhanh. Nhiệt độ có phần khác nhau giữa các cực và mức độ carbon dioxide cũng đang tăng lên trong bước nhảy này.
Vì vậy, chúng ta có thể xác định rằng đại dương có liên quan mật thiết đến những thay đổi này. Các đại dương lưu trữ một lượng carbon khổng lồ, nhiều hơn khoảng 60 lần so với lưu trữ trong khí quyển. Một chức năng khác của đại dương là vận chuyển nhiệt qua đường xích đạo, đại dương rất giàu chất dinh dưỡng và cung cấp sản lượng năng lượng sơ cấp rất cao.
Nếu chúng ta muốn nghiên cứu những gì đang diễn ra trong thế giới đại dương sâu thẳm, chúng ta thực sự cần phải đi sâu vào nó, xem những gì ngoài kia và bắt đầu khám phá. Dưới đây là một số bức ảnh tuyệt vời từ một ngọn núi dưới biển nằm trên biển cả ở khu vực xích đạo, xa đất liền, khoảng 1.000 mét dưới Đại Tây Dương. Bạn là người đầu tiên đánh giá cao đáy biển ở khu vực này, tương tự như nhóm nghiên cứu của tôi. Những gì bạn có thể thấy là một số loài mới. Tuy nhiên chúng ta không biết. Bạn phải lấy rất nhiều mẫu và phân loại sinh học rất tẻ nhạt. Bạn có thể nhìn thấy những san hô bong bóng tuyệt đẹp này. Sao biển mềm phát triển trên những san hô này. Chúng trông giống như những xúc tu kéo dài từ san hô. Những loài san hô này được tạo thành từ các dạng canxi cacbonat khác nhau phát triển mạnh trên đá bazan của ngọn núi khổng lồ dưới biển này, và những thứ rất tối đó chính là san hô hóa thạch, hãy quay ngược thời gian và kể câu chuyện về những loài san hô này một cách chi tiết hơn.
Để thực hiện việc du hành thời gian, chúng ta sẽ phải thuê một con tàu nghiên cứu, và đây là James Cook, một con tàu khảo sát lớp đại dương, neo đậu ở Cảng Tenerife. Trông tuyệt vời, phải không? Nếu bạn không phải là một người đi biển giỏi, bạn sẽ ổn thôi. Nhưng đôi khi cô ấy trông giống thế này hơn. Chúng tôi đang làm việc chăm chỉ để đảm bảo rằng các mẫu quý giá không bị mất. Mọi người đều vội vàng, và sau đó tôi bị say sóng, vì vậy đó không phải là một trải nghiệm thú vị, nhưng nhìn chung thì rất tốt.
Chúng tôi phải là người khảo sát giỏi để làm điều này. Bạn không thể tìm thấy trữ lượng san hô phong phú như vậy ở khắp mọi nơi. Chúng ta phải đi khắp thế giới và lặn sâu để tìm nó, nhưng chúng ta phải tìm đúng nơi. Chúng tôi vừa nhìn thấy một bản đồ thế giới với tuyến đường của chúng tôi từ năm ngoái được phủ trên đó. Đó là một chuyến đi kéo dài bảy tuần, và đó là những gì chúng tôi đã làm trên bản đồ của chính mình, và trong bảy tuần, chúng tôi lập bản đồ khoảng 75.000 km vuông đáy đại dương, nhưng đó chỉ là một phần nhỏ của toàn bộ đáy đại dương. Chúng tôi đi thuyền từ tây sang đông qua một số vùng biển không có đặc điểm trên bản đồ thế giới, nhưng một số đỉnh núi ở đây thực sự có thể so sánh với đỉnh Everest. Bản đồ chúng tôi làm trên tàu có độ phân giải khoảng
100 mét, đủ để chúng tôi chọn vị trí đặt thiết bị đo đạc, nhưng chưa đủ để nhìn rõ hơn. Để hình ảnh rõ nét hơn, chúng tôi phải điều động tàu lặn điều khiển từ xa xuống độ sâu khoảng 5m tính từ đáy biển. Nếu chúng ta làm được điều này, chúng ta có thể có được hình ảnh độ nét cao với độ phân giải nhỏ nhất là một mét, hàng nghìn mét dưới mực nước biển. Đây là tàu lặn điều khiển từ xa, tàu lặn cấp nghiên cứu khoa học. Bạn có thể thấy một dãy đèn pha phía trên nó. Ngoài ra còn có máy ảnh độ nét cao, tay máy và đủ loại hộp nhỏ, các bộ phận nhỏ để thu thập các mẫu đáy biển.
Đây là lần lặn sâu đầu tiên trong chuyến hành trình của chúng tôi và chiếc máy đã đi sâu xuống đại dương. Chúng tôi cho nó lặn càng nhanh càng tốt để không bị các tàu khác đi ngang qua làm phiền. Chúng tôi tiếp tục lặn, và đó là những gì bạn có thể thấy. Đây là những bọt biển sâu có kích thước tới vài mét. Đó là một con hải sâm đang bơi - thực ra là một con sên biển nhỏ. Đây là những chuyển động chậm. Hầu hết các tài liệu video mà tôi đang hiển thị đều được tăng tốc vì các quá trình này mất nhiều thời gian. Đây cũng là một loài hải sâm đẹp. Con vật bạn nhìn thấy tiếp theo là một bất ngờ lớn. Tôi chưa bao giờ thấy bất cứ điều gì giống như nó, và nó khiến tất cả chúng tôi bị sốc. Chúng tôi đã làm việc liên tục 15 giờ, và chúng tôi mệt mỏi và mất kiên nhẫn khi đột nhiên con quái vật biển khổng lồ này đang từ từ bơi qua chúng tôi. Nó được gọi là "pyrosome" hay một cái đuôi ký sinh. Đây không phải là những gì chúng tôi đang tìm kiếm. Chúng tôi đang tìm kiếm san hô, san hô dưới đáy biển sâu. Bạn sẽ thấy hình ảnh san hô trong giây lát. Nó nhỏ, chỉ cao 5 cm. Nó được làm bằng canxi cacbonat, và bạn có thể thấy các xúc tu của nó đang đung đưa theo dòng điện. Những sinh vật như thế này thường sống được 100 năm. Khi phát triển, nó hấp thụ các chất hóa học từ đại dương. Thành phần hóa học, hay số lượng thành phần hóa học, phụ thuộc vào nhiệt độ của nước biển, cũng như độ pH và các chất dinh dưỡng trong nước. Nếu chúng ta có thể hiểu được bằng cách nào những hóa chất này xâm nhập vào bộ xương sinh học, chúng ta có thể lấy mẫu, quay ngược lịch sử và tái tạo hình ảnh về các đại dương cổ đại. Bây giờ bạn có thể thấy rằng chúng tôi đang sử dụng một hệ thống chân không để thu thập mẫu san hô đó và đưa mẫu vào một thùng chứa. Tôi nên nói thêm rằng chúng tôi có thể làm điều đó rất cẩn thận.
Một số sinh vật này có thể sống lâu hơn. Đây là loài san hô sừng đen có tên "Black Tree", được tìm thấy ở độ sâu 500 mét ở vùng biển Hawaii, và bức ảnh được chụp bởi đồng nghiệp Brandon Rock của tôi. Bốn nghìn năm là một khoảng thời gian dài. Nếu bạn lấy một mảnh san hô này và bạn chà nhám nó,
bức ảnh này có chiều ngang khoảng 100 micron. Brandon đã thực hiện một mặt cắt ngang của san hô này, bạn có thể nhìn thấy các vạch ngang, và anh ấy đã chứng minh rằng đây thực sự là một vòng sinh trưởng của san hô, vì vậy ngay cả ở độ sâu 500 mét dưới mực nước biển, san hô vẫn có thể ghi lại các mùa thay thế, mà thực sự là khá tuyệt vời.
Tuy nhiên, bốn nghìn năm là không đủ để đưa chúng ta trở lại đỉnh băng hà cuối cùng. Vậy ta phải làm sao? Chúng tôi lặn xuống biển tìm kiếm các mẫu hóa thạch. Trên thực tế, đó là lý do tại sao tôi đặc biệt không được yêu thích trong nhóm nghiên cứu. Vì vậy, lặn xuống đáy, có đầy cá mập khổng lồ và
pyrosomes, sên biển bơi lội, và bọt biển khổng lồ, nhưng tôi yêu cầu mọi người lặn xuống khu vực hóa thạch không có sự sống này và dành nhiều thời gian trong xẻng đáy để xúc. Chúng tôi nhặt tất cả các mẫu san hô, mang về và phân loại. Nhưng mỗi mẫu là từ một thời đại khác nhau, và nếu chúng ta có thể biết chúng bao nhiêu tuổi, và sau đó chúng ta có thể đo các ký hiệu hóa học trong chúng, điều đó có thể giúp chúng ta tìm ra những gì đã xảy ra trong các đại dương cổ đại.
Nhìn vào bức ảnh bên trái, tôi đã làm một mặt cắt dọc của san hô, đánh bóng nó rất cẩn thận, và sau đó chụp ảnh quang học. Trong bức ảnh bên phải, chúng tôi chụp cùng một mảnh san hô, đặt nó vào lò phản ứng hạt nhân, gây ra phản ứng phân hạch hạt nhân, và mỗi lần có một số phân rã, bạn có thể thấy một số dấu vết trên san hô, chúng ta có thể đánh giá uranium Phân bổ. Tại sao chúng ta làm việc này? Uranium là một nguyên tố được định giá rất thấp, nhưng tôi rất thích nó. Sự phân rã này giúp chúng ta tìm ra khi nào và những gì đang diễn ra trong đại dương, và có bao nhiêu thành phần nhất định ở đó. Nếu bạn nhớ những gì tôi đã nói ở phần đầu, đây là điều chúng ta muốn nghiên cứu thêm khi nghĩ về khí hậu. Vì vậy, chúng tôi đã sử dụng tia laser để phân tích uranium và thorium, một sản phẩm phụ của uranium trong san hô, và chúng tôi biết tuổi chính xác của những hóa thạch này.
Hình ảnh động tuyệt đẹp về Nam Cực này cho thấy cách chúng ta có thể sử dụng những san hô này để lấy thông tin phản hồi từ đại dương cổ đại. Trong hình ảnh động này của Ryan Abernathy, bạn có thể thấy sự phân bố mật độ của nước biển trên bề mặt. Đây chỉ là dữ liệu của một năm, nhưng bạn có thể thấy rằng Nam Cực rất năng động. Đặc biệt là Drake Passage trong hộp, nơi các dòng điện gặp nhau rất mạnh và thực sự là một trong những dòng mạnh nhất thế giới. Các dòng hải lưu qua eo biển từ tây sang đông. Đó là nơi các dòng hải lưu gặp nhau hỗn loạn khi nó đi qua các đỉnh núi khổng lồ dưới đáy biển, cho phép
trao đổi khí cacbonic và nhiệt với khí quyển. Về bản chất, hệ thống biển “thở” qua Nam Cực. Chúng tôi đã đi qua lại eo biển Nam Cực này, thu thập các mẫu san hô và từ việc xác định niên đại uranium của mình, chúng tôi đã đi đến một kết luận đáng ngạc nhiên: Trong quá trình chuyển đổi từ băng hà sang băng hà, những loài san hô này đã di cư từ nam lên bắc. Chúng tôi không biết tại sao, nhưng chúng tôi nghĩ rằng nó có liên quan gì đó đến nguồn thức ăn, hoặc lượng oxy trong nước biển.
Vì vậy, với điều đó, tôi sẽ trình bày những gì chúng ta đã học được về khí hậu từ san hô ở Nam Cực. Chúng tôi bơi qua các vỉa và chúng tôi thu thập được các hóa thạch san hô nhỏ. Đây là sơ đồ của tôi. Sau khi phân tích san hô, chúng tôi tin rằng trong thời kỳ băng hà, độ sâu của Nam Cực rất giàu carbon, và một lớp nước biển mật độ thấp trôi nổi trên bề mặt đại dương. Điều này ngăn không cho carbon dioxide thoát ra khỏi đại dương. Sau đó, chúng tôi tìm thấy một số san hô trung niên, và họ cho chúng tôi biết rằng sự hợp lưu dữ dội của các dòng hải lưu xảy ra vào giữa quá trình chuyển đổi khí hậu. Điều này cho phép carbon trong đại dương sâu thoát ra ngoài. Vì vậy, nếu chúng ta nhìn vào những loài san hô gần với thời hiện đại hơn, hoặc nếu chúng ta chỉ cần đi sâu vào và xem xét hóa học của san hô, chúng ta có thể thấy rằng đây là kỷ nguyên của carbon dioxide được trao đổi trong và ngoài. Vì vậy, đó là cách chúng tôi sử dụng hóa thạch san hô để nghiên cứu sự thay đổi môi trường.
Vì vậy, tôi sẽ cho bạn xem slide cuối cùng. Đây là hình ảnh lấy từ video tôi đã phát lúc đầu. Đây là một vườn san hô đặc biệt đẹp. Chúng tôi không bao giờ tưởng tượng rằng chúng tôi sẽ tìm thấy một cái gì đó đẹp như vậy. Ở đây sâu hàng nghìn mét. Có những loài hoàn toàn mới ở đây. Đây là một thánh địa xinh đẹp. Có rất nhiều hóa thạch trong đó, và bây giờ tôi đang dạy bạn đánh giá cao những san hô hóa thạch này, đang ngủ dưới đáy sâu của đại dương.
Vì vậy, lần sau nếu bạn đủ may mắn để bay qua đại dương, hoặc đi thuyền trên đại dương, xin hãy nhớ - thế giới dưới nước có núi và núi, chưa ai từng trải qua vẻ đẹp của nó, và thế giới dưới nước có san hô tuyệt đẹp.