Giới nghiên cứu khoa học tại Đại học Southampton (Anh Quốc) chỉ ra rằng, một sự kiện tuyệt chủng cách đây 360 triệu năm, mà đã giết chết phần lớn thực vật và sinh vật thủy sinh nước ngọt trên hành tinh Trái đất, xảy ra là do một hiện tượng tan vỡ ngắn hạn của tầng ozone che chắn Trái đất khỏi bức xạ tia cực tím (UV). Đây là một khám phá mới về cơ chế tuyệt chủng, có ý nghĩa sâu sắc đối với thế giới đang nóng lên của chúng ta ngày hôm nay.

Đã từng có một số sự kiện đại tuyệt chủng xảy ra trong quá khứ địa chất của hành tinh chúng ta. Trong đó, chỉ có một sự kiện là do tiểu hành tinh đâm vào Trái Đất, xảy ra cách đây 66 triệu năm khi loài khủng long bị tuyệt chủng. Ba trong số những sự kiện khác, bao gồm cả giai đoạn kết thúc của Cuộc Tuyệt Chủng Vĩ Đại ở Kỷ Permi, xảy ra cách đây 252 triệu năm, là do các vụ phun trào núi lửa khổng lồ ở quy mô lục địa đã gây bất ổn cho bầu khí quyển và đại dương của Trái Đất.

Giờ đây, giới khoa học đã tìm ra bằng chứng cho thấy chính các mức độ cao của bức xạ UV đã làm sụp đổ hệ sinh thái rừng, giết chết nhiều loài cá và động vật bốn chân (tetrapods – tổ tiên của nhiều loài thú hiện nay), vào cuối thời kỳ địa chất thuộc Kỷ Devon, cách đây 359 triệu năm. Vụ bùng nổ bức xạ UV độc hại này đã xảy ra như một phần của một trong các chu kỳ khí hậu của Trái đất, hơn là bởi một vụ phun trào núi lửa khổng lồ.

Sự sụp đổ của tầng ozone xảy ra khi nền khí hậu ấm lên nhanh chóng sau một thời kỳ băng hà dữ dội, và giới nghiên cứu cho rằng Trái Đất ngày nay có thể đạt tới những mức nhiệt độ tương đương, mà có khả năng kích hoạt một sự kiện tương tự như vậy. Phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Science Advances.

Nhóm tác giả của nghiên cứu này đã thu thập các mẫu đá trong những cuộc thám hiểm đến vùng núi gần Bắc Cực ở khu vực phía Đông đảo Greenland, nơi từng hình thành một lòng hồ cổ đại khổng lồ trong vùng đất khô cằn của Lục địa Cổ Sa thạch Đỏ (Old Red Sandstone Continent), được tạo thành từ hai mảng lục địa Châu Âu và Bắc Mỹ. Hồ này nằm ở bán cầu bắc của Trái Đất và có đặc tính tương tự như Hồ Chad ngày nay ở ngoài rìa sa mạc Sahara.

Ngoài ra, còn có các mẫu đá khác được thu thập từ dãy núi Andean phía trên hồ Titicaca ở Bolivia. Những mẫu vật lấy từ khu vực Nam Mỹ này đến từ lục địa phía nam Gondwana, gần với Cực Nam Trái Đất trong Kỷ Devon. Chúng nắm giữ manh mối về những gì đang xảy ra ở rìa phiến băng đang tan rã thuộc kỷ Devon, cho phép so sánh giữa sự kiện tuyệt chủng gần vùng cực với sự kiện tuyệt chủng gần vùng xích đạo.

Quay trở lại phòng thí nghiệm, các mẫu đá được hòa tan trong hydrofluoric acid, giải phóng các bào tử thực vật siêu nhỏ (giống như phấn hoa, nhưng có nguồn gốc từ các loài thực vật thuộc họ dương xỉ, không có hạt hoặc hoa) được bảo tồn trong hóa thạch từ hàng trăm triệu năm trước. Khi kiểm tra bằng kính hiển vi, các nhà khoa học phát hiện thấy rất nhiều bào tử có hình dạng gai một cách kỳ lạ trên bề mặt – như là một phản ứng đối với bức xạ UV, mà đã làm hỏng bộ di truyền DNA của chúng. Ngoài ra, nhiều bào tử có lớp vỏ màu sẫm, được cho là một loại da/ta-nanh (tan) bảo vệ, hình thành do mức độ tia cực tím gia tăng và gây hại cho thực vật.

Thế rồi các tác giả nghiên cứu kết luận rằng, trong suốt giai đoạn nền nhiệt gia tăng nhanh chóng trên toàn cầu, tầng ozone đã sụp đổ trong một thời gian ngắn, phơi nhiễm sự sống trên Trái đất dưới các mức độ bức xạ tia cực tím (UV) độc hại, và kích hoạt một sự kiện tuyệt chủng hàng loạt trên đất liền và tại những vùng nước không có độ sâu lớn ở ranh giữa Kỷ Devon và Kỷ Thạch Thán (Carboniferous). Sau khi các phiến băng tan chảy, nền khí hậu trở nên rất ấm áp, kết hợp với hiện tượng gia tăng nhiệt trên các lục địa đã đẩy mạnh hơn việc giải phóng một cách tự nhiên các hóa chất phá hủy ozone vào bầu khí quyển. Yếu tố này làm cho những mức độ cao của bức xạ UV-B đã tồn tại trên hành tinh này trong cả vài nghìn năm.

Vị trưởng nhóm của nghiên cứu này, Gs. John Marshall, thuộc Phân khoa Khoa học Trái Đất và Đại dương của Đại học Southampton, và cũng là một Nhà Thám hiểm Địa lý Quốc gia, đã nhận xét như sau:

“Lá chắn ozone của hành tinh chúng ta đã biến mất trong một khoảng thời gian ngắn ở thời kỳ cổ đại này, trùng hợp với giai đoạn nóng lên nhanh chóng và ngắn hạn của Trái Đất.

Vốn dĩ, tầng ozone của Trái Đất ở trong tình trạng thay đổi liên tục (thông lượng) – liên tục được tạo ra và liên tục bị mất đi – và chúng ta cũng chứng kiến điều này đã từng xảy ra trong quá khứ, mà không cần có nguyên nhân xúc tác như một vụ phun trào núi lửa quy mô lục địa chẳng hạn. “

Trong suốt thời kỳ tuyệt chủng, các chủng loài thực vật đã sống sót có chọn lọc, nhưng bị phá vỡ rất nhiều khi hệ sinh thái rừng sụp đổ. Nhóm các loài cá giáp xác (armoured fish) từng chiếm ưu thế trên hành tinh cũng bị tuyệt chủng. Những cá thể – như loài cá mập và cá có xương sống – đã sống sót cho đến ngày hôm nay và trở thành loài cá thống trị trong hệ sinh thái của chúng ta.

Những sự tuyệt chủng này xảy đến vào thời điểm quan trọng cho sự tiến hóa của tổ tiên của chúng ta, là loài thú 4 chân (tetrapods). Những con tetrapod đầu tiên này chính là loài cá đã tiến hóa có thêm chi thay vì vây, nhưng chủ yếu vẫn sống trong nước. Chi của chúng sở hữu nhiều ngón tay và ngón chân. Sự kiện tuyệt chủng này đã tái lập lại định hướng tiến hóa của chúng với những cá thể sống sót sau tuyệt chủng có thể chuyển lên sống trên cạn và có số lượng ngón tay và ngón chân giảm xuống còn năm ngón.

Gs. Marshall cho biết những phát hiện từ nhóm nghiên cứu của ông có ý nghĩa đáng kinh ngạc đối với sự sống trên Trái Đất ngày hôm nay:

“Các ước tính hiện tại cho thấy chúng ta sẽ chạm đến mức nhiệt độ toàn cầu tương tự như của 360 triệu năm trước, với khả năng sụp đổ tương tự của tầng ozone có thể xảy ra lần nữa, phơi nhiễm toàn bộ sự sống trên bề mặt đất liền và vùng nước nông dưới bức xạ chết người. Điều này sẽ đưa chúng ta từ tình trạng biến đổi khí hậu hiện nay, đến một tình trạng khẩn cấp về mặt khí hậu. “

Các vị trí xa xôi được khảo cứu ở khu vực phía Đông đảo Greenland rất khó tiếp cận, với việc đi lại cần phải dùng đến máy bay hạng nhẹ có khả năng hạ cánh trực tiếp trên lãnh nguyên. Việc di chuyển và vận tải trong khu vực cánh đồng rộng lớn này cũng cần những chiếc thuyền bơm hơi được trang bị động cơ gắn ngoài, và tất cả đều phải có kích thước đủ để đưa vào khoang chứa của vào máy bay hạng nhẹ.

Tất cả các hoạt động hậu cần dã chiến đều phải được tổ chức bởi CASP, một Quỹ từ thiện độc lập có trụ sở tại Cambridge, chuyên trách phục vụ cho hoạt động thăm dò địa chất ở nơi xa xôi. Ông Mike Curtis, Giám đốc điều hành CASP nói:

“Chúng tôi có một lịch sử hỗ trợ các nhà địa chất nghiên cứu như Gs. John Marshall và các đồng nghiệp, để họ tiếp cận được những khu vực ở chốn hẻo lánh xa xôi, và chúng tôi đặc biệt hài lòng khi nghiên cứu của họ đã chứng minh được những tác động tiềm tàng sâu sắc đến như vậy.”