Dưới nước, ánh sáng có thể xuyên đến độ sâu 1000m. Nhưng nếu là mặt đất, độ xuyên phá của ánh sáng chỉ là khoảng 2-3cm mà thôi.
Cũng bởi vậy mà con người vẫn luôn tin vỏ Trái đất là một khối đồng nhất, không thứ gì xuyên qua được. Còn thực tế thì khối đá vĩ đại này liên tục đứt gãy do bị các mạch nước ngầm cắt ngang.
Nơi nào có nước, nơi ấy có sự sống. Bạn có bao giờ thắc mắc, cuộc sống trong lớp thạch quyển diễn ra thế nào?
Lớp phủ (Manti) - nơi sự sống kỳ lạ xuất hiện
Cấu trúc Trái đất bao gồm lớp vỏ, lớp phủ và lõi. Sau lớp đất (vỏ) là lớp đá (phủ) khổng lồ, dày khoảng 2.900 km, chiếm 70% thể tích địa cầu.
Dù có độ dày khủng khiếp như vậy, lớp phủ (thường gọi là Manti) không chỉ là một khối đá nguyên vẹn mà liên tục đứt gãy, bị chia tách bởi các mạch nước ngầm. Ước tính lượng nước ở Manti còn lớn gấp 100 lần lượng nước ngọt đang hiện diện trên bề mặt Trái Đất. Tuổi của chúng cũng có thể lên tới cả tỷ năm.
Nhưng điều quan trọng nhất là dưới lớp vỏ dày đến hàng ngàn cây số này, vẫn có sự sống tồn tại. Chính xác hơn, chúng sống trong những mạch nước ngầm, và sinh vật sống đông đúc nhất là prokaryote (sinh vật nhân sơ, tế bào không có màng nhân), nhiều gấp 2-20 lần trong biển.
Thở bằng hydro thay vì oxy
Khác với đại dương càng sâu càng lạnh, nhờ hấp thụ nhiệt từ lớp lõi mà các mạch nước ngầm có thể đạt tới nhiệt độ 60 độ C. Lượng nước có đầy đủ các thành phần cần thiết để nuôi dưỡng sự sống, ngoại trừ một yếu tố cực kỳ quan trọng là oxy.
Nhưng với các sinh vật sống tại đây, oxy lại chẳng phải vấn đề gì quá to tát. Sau thời gian dài đọng trong các khe đá, nước ngầm kiên trì hòa tan các khoáng chất có trong đá, phá vỡ một số phân tử nước để tạo ra hydro.
Nếu oxy là sinh khí của các sinh vật trên mặt đất thì hydro là điều kiện sống thiết yếu của sinh vật tại các tầng nước ngầm này.
Có một điểm thú vị là các tầng nước có phân chia tuổi thọ rõ ràng. Nước ở càng sâu, tuổi của nó càng cao, và vì thế sự sống trong chúng cũng hoàn toàn khác biệt.
Dân "nước trẻ" chủ yếu là vi khuẩn thuộc Ngành Proteobacteria với khả năng chuyển hóa đa dạng, linh hoạt. Dân "nước già" bao gồm các vi khuẩn khử sulfate (SO4-2), methane (CH4) và vi sinh vật tồn tại nhờ hydro.
Nhóm đơn bào - tuổi thọ cực kỳ cao
Vi khuẩn trên mặt đất phân chia liên tục, thậm chí là mỗi 20 phút một lần (E.coli). Vi khuẩn tầng Manti thì cần tới vài nghìn năm. Vậy nên, chúng tồn tại rất lâu.
Sinh vật sinh quyển sâu có tuổi thọ thấp nhất là 1.000 năm
Thức ăn duy nhất của nhóm sinh vật này là khoáng chất được nước tỉ mẩn mài ra từ đá. Nằm sâu dưới hàng km đất, chúng cũng phải chịu áp lực lớn khủng khiếp, buộc phải hình thành các bào tử kháng lực và bất hoạt để thích nghi.
Nếu chưa cần thiết phải tiến hóa, chúng tuyệt đối không hao phí một chút năng lượng nào. Ngay cả khi bắt buộc để bảo toàn sự tồn tại, chúng cũng cực kỳ keo kiệt, rất hạn chế giảm năng lượng.
Nhóm đa bào - Chinh phục mọi kiểu môi trường sống
Khả năng chịu áp lực và điều kiện thiếu khí oxy của nhóm đa bào thấp hơn nhóm đơn bào. Chúng cũng cần nhiều thức ăn hơn.
Giun tròn (nematodes) là loài đa bào phổ biến trong sinh quyển sâu. Chúng cực nhỏ, có thể dài vài mét nhưng chỉ to dưới 1mm. Đây là một trong những sinh vật đa bào cổ nhất còn tồn tại trên hành tinh, với niên đại từ 1 tỉ năm trước.
Ngay cả các loài giun kí sinh cũng tồn tại ở tầng đất này
Biệt tài của giun tròn là chịu đựng được mọi môi trường sống (một số còn tiến hóa để ký sinh trong thực vật, động vật và con người). Khi đối mặt với điều kiện sống quá khắc nghiệt, giun tròn còn có khả năng "ngủ đông" vài chục năm.
Chúng ta cần mật độ oxy trong không khí tối thiểu là 21%, giun tròn chỉ cần 0,5% là đủ.
Sự sống đa dạng và nhộn nhịp không kém trên mặt đất
Lọc gần 12 triệu lít nước 12.300 năm tuổi ở độ sâu 1,4km, các nhà khoa học thu được cả một hệ sinh thái động vật không xương rất thú vị. Chúng bao gồm: giun dẹp, giun tròn, giun đốt, nấm, luân trùng, động vật nguyên sinh, động vật chân khớp...
Phân tích di truyền cho thấy không có loài nào mới. Hầu hết chúng đều có trên mặt đất, thuộc dạng "sinh vật toàn cầu", ở đâu cũng sống được. Nhưng việc chúng tồn tại ở các mạch nước ngầm sâu hàng kilomet thì không bình thường lắm, nhỉ?
Sinh quyển sâu còn những sinh vật nào khác nữa, chúng ta vẫn chưa thể biết. Việc tìm hiểu luôn khó khăn và tốn công. Thế giới sự sống trong lòng đất vì thế vẫn là một bí ẩn.
Nguồn: Aeon