Trong nhiều thế kỷ, một trong những cuộc tranh luận lớn nhất về cổ sinh vật học là về sự tuyệt chủng của loài khủng long cách đây 66 triệu năm. Nguyên nhân là do một tiểu hành tinh khổng lồ va chạm với Trái đất hay do một vụ phun trào núi lửa?
Các nhà nghiên cứu của Đại học Dartmouth đã hoàn toàn xoay chuyển tình thế của cuộc tranh luận lớn nhất về sự tuyệt chủng của loài khủng long cách đây 66 triệu năm, bằng cách loại bỏ sự thiên vị của con người và để các bộ xử lý mạnh mẽ giải mã bí ẩn này.
Mô hình mới, dữ liệu cũ
Được công bố trên tạp chí uy tín Science, nghiên cứu của Dartmouth trình bày một phương pháp lập mô hình đột phá được hỗ trợ bởi 130 bộ xử lý kết nối với nhau.
Những bộ xử lý này, không có sự can thiệp của con người, đã phân tích một lượng lớn dữ liệu địa chất và khí hậu, truy tìm lại hồ sơ địa chất và hóa thạch để xác định chính xác các sự kiện dẫn đến sự tuyệt chủng vào kỷ Phấn trắng–Cổ Paleogen (K–Pg).
Alex Cox, tác giả chính của nghiên cứu và là sinh viên tốt nghiệp Khoa Khoa học Trái đất ở Dartmouth, nhận xét: "Hầu hết các mô hình đều hoạt động theo hướng thuận. Chúng tôi đã điều chỉnh mô hình chu trình carbon để chạy theo hướng khác, sử dụng hiệu ứng để tìm ra nguyên nhân... mô hình cho chúng tôi thấy cách chúng tôi đạt được những gì chúng tôi thấy trong hồ sơ địa chất."
Sự tuyệt chủng K–Pg đã xảy ra vào thời kỳ địa chất cùng với sự kiện va chạm tiểu hành tinh thảm khốc. Bầu khí quyển khi đó chứa đầy lưu huỳnh che khuất ánh nắng mặt trời, carbon dioxide giữ nhiệt và các khoáng chất trong không khí, nhiệt độ trên bề mặt Trái đất dao động từ nhiệt độ đóng băng đến nhiệt độ thiêu đốt.
Học máy và tính toán về sự tuyệt chủng của khủng long
Mô hình đổi mới này đã phân tích hơn 300.000 kịch bản xem xét các yếu tố như lượng khí thải carbon dioxide, lượng sulfur dioxide trong khí quyển và năng suất sinh học trong thời gian một triệu năm trước và sau của sự tuyệt chủng K–Pg.
Bằng cách tích hợp bộ xử lý, thông qua Markov Chain Monte Carlo, một loại máy học tương tự như dự đoán văn bản trên điện thoại thông minh, thời gian phân tích dữ liệu đã giảm đáng kể, từ nhiều năm xuống chỉ còn vài giờ.
Cox cho biết: “Loại công cụ đột phá này chưa từng được thực hiện trong các mô hình khoa học trái đất trước đây. Phương pháp của chúng tôi có thể được mở rộng quy mô… nó loại bỏ hoàn toàn sự thiên vị của con người”.
Tiểu hành tinh hay núi lửa?
Trong quá khứ, các nhà khoa học đã cho rằng các vụ phun trào núi lửa là nguyên nhân chính đã gây nên sự tuyệt chủng này, cho đến khi họ phát hiện ra hố va chạm tiểu hành tinh Chicxulub ở Mexico.
Miệng hố va chạm này, hình thành từ sự va chạm với một tiểu hành tinh khổng lồ, và một số nhà khoa học lại quay trở lại và cho rằng vụ va chạm này mới là nguyên nhân chính gây nên sự tuyệt chủng.
Tuy nhiên, một số giả thuyết đề xuất nguyên nhân thảm họa kép: sự va chạm của tiểu hành tinh cộng với việc Trái đất vốn đã bị mất ổn định do các vụ phun trào núi lửa từ Deccan Traps ở phía tây Ấn Độ.
-
- Sơ đồ theo thời gian từ 67-65 triệu năm trước: Lượng sunfat ở mức độ cao làm Trái đất bị che khuất khỏi ánh sáng Mặt trời. (Hình ảnh: Science)
Brenhin Keller, phó giáo sư hướng dẫn Cox của Khoa Khoa học Trái đất của Đại học Dartmouth và là đồng tác giả đã nói "hãy xem chúng tôi đã nhận được gì khi mà các dữ liệu được mã hoá tự cho ra kết quả".
Phát hiện cuối cùng của các nhà khoa học là: Khí thải từ vụ phun trào núi lửa Deccan Traps đã gây ra sự tuyệt chủng toàn cầu trong thời gian này, kể cả khủng long.
Vụ phun trào núi lửa tại Deccan Traps đã thải ra khoảng 10,4 nghìn tỷ tấn carbon dioxide và 9,3 nghìn tỷ tấn lưu huỳnh. Nhiều vụ phun trào núi lửa đã bắt đầu khoảng 300.000 năm trước khi xảy ra vụ va chạm với tiểu hành tinh.
Để so sánh, Cox cho biết từ năm 2000 đến năm 2023, việc đốt nhiên liệu hóa thạch đã thải khoảng 16 tỷ tấn carbon dioxide vào khí quyển. Tuy đáng lo ngại nhưng sẽ phải mất hàng nghìn năm mới có thể sánh kịp với lượng khí thải từ vụ phun trào núi lửa tại Deccan Traps.
Trước đây, phó giáo sư Keller đã nghiên cứu và cho biết rằng 4 trong số 5 vụ tuyệt chủng hàng loạt trên Trái đất trong quá khứ đều có liên quan đến các hoạt động núi lửa. Ông nói: "Đây là ước tính độc lập đầu tiên về lượng khí thải đột ngột... phù hợp với lượng khí thải từ vụ phun trào núi lửa tại Deccan Traps."
Mặc dù mô hình cho thấy lượng carbon hữu cơ trong đại dương giảm mạnh sau vụ va chạm Chicxulub, cho thấy sự tuyệt chủng đáng kể của các loài, nhưng mô hình không cho thấy sự gia tăng đáng kể nào về lượng khí thải carbon hoặc sulfur dioxide vào thời điểm đó. Điều này gợi ý rằng, vai trò của vụ va chạm tiểu hành tinh có thể không gây ra lượng khí thải như lý thuyết trước đây về nguyên nhân của sự tuyệt chủng trong thời kỳ này.
Phương pháp tính toán mới này không chỉ mang đến một góc nhìn mới về cuộc tranh luận về sự tuyệt chủng của loài khủng long lâu dài, mà còn hứa hẹn những khả năng thú vị để tìm hiểu các sự kiện bí ẩn khác trong lịch sử Trái đất.
