Trái đất sơ khai đã có một bầu khí quyển mờ mịt chứa đầy khí mêtan

Một nghiên cứu mới của trường Đại học Maryland, Đại học St. Andrews, Phòng thí nghiệm Lực đẩy phản lực của NASA, Đại học Leeds và Viện Khoa học không gian Blue Marble cho thấy từ lâu, bầu khí quyển của Trái đất đã trải qua khoảng một triệu năm chứa đầy khí mêtan. Đám khí mêtan này khiến cho khối lượng lớn hydro bị đẩy ra khỏi bầu khí quyển, mở đường cho khối lượng lớn oxy tràn ngập trong không khí. Sự biến đổi này đã dẫn đến sự hình thành của bầu khí quyển giống như bầu khí quyển duy trì sự sống trên Trái đất ngày nay.

Kết quả nghiên cứu mới được công bố trong Kỷ yếu của Viện hàn lâm Khoa học, đề xuất một nguyên nhân mới góp phần vào sự kiện Oxy hóa lớn xảy ra cách đây 2,4 tỷ năm, khi nồng độ oxy trong bầu khí quyển của Trái đất tăng hơn 10.000 lần.

James Farquhar, Giáo sư địa chất và là đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Sự biến đổi của không khí Trái đất từ hỗn hợp độc hại sang bầu khí quyển giàu oxy đã diễn ra trong một khoảnh khắc địa chất. Với nghiên cứu này, cuối cùng, chúng tôi đã có một bức tranh hoàn chỉnh đầu tiên về cách đám khí mêtan làm cho điều đó xảy ra".

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng hồ sơ hóa học chi tiết và các mô hình khí quyển tinh xảo để tái tạo tính chất hóa học của bầu khí quyển trong suốt khoảng thời gian ngay trước sự kiện Oxy hóa lớn. Kết quả nghiên cứu cho thấy vi khuẩn cổ đại - sự sống duy nhất trên Trái đất vào thời điểm đó - sản sinh ra khối lượng lớn mêtan đã phản ứng để làm đầy không khí bằng những đám khí dày đặc giống như bầu khí quyển hiện nay của mặt trăng Titan của sao Thổ.

Các nghiên cứu trước đây của chính nhóm nghiên cứu này đã xác định được một số đám khí mêtan xuất hiện từ sớm trong lịch sử Trái đất. Nhưng, đây là nghiên cứu đầu tiên chứng minh cách các sự kiện này bắt đầu và thời gian chúng kéo dài.

Đám khí mêtan tồn tại trong khoảng một triệu năm. Sau khi đủ hydro lưu lại trong bầu khí quyển, các điều kiện hóa học tiếp tục được duy trì và sự bùng nổ oxy diễn ra, tạo điều kiện cho sự phát triển của tất cả sự sống đa bào. Chìa khóa cho phân tích của các nhà nghiên cứu là việc phát hiện ra các mô hình bất thường của đồng vị lưu huỳnh trong các hồ sơ địa hóa học từ thời điểm này. Đồng vị lưu huỳnh thường được sử dụng như là tín hiệu để tái tạo các điều kiện khí quyển cổ xưa, nhưng các nghiên cứu trước đây vào khoảng thời gian đó không tiết lộ bất cứ điều gì quá bất thường.

Gareth Izon, tác giả chính của nghiên cứu cho rằng: "Việc tái hiện sự tiến hóa về mặt hóa học của khí quyển từ lâu đã là trọng tâm của nghiên cứu địa hóa học. Dữ liệu mới của chúng tôi cho thấy thành phần hóa học của khí quyển năng động và ít nhất trong thời kỳ đầu của sự kiện oxy hóa lớn, quá nhạy với điều tiết sinh học".

N.P.D-NASATI (Theo Science News Line)