Trong báo cáo khoa học mới được đăng tải, Brian Fields - nhà vật lý học và thiên văn học công tác tại Đại học Illinois vùng Urbana-Champaign - nêu giả thuyết về sự kiện nổ siêu tân tinh ở nơi xa đã gây nên thảm họa đại diệt chủng trên Trái Đất - sự kiện Hangenberg, mốc thời gian nằm tại thời điểm giao nhau giữa Kỷ Devon và Kỷ Than đá.
Trước đây, đã một lần giáo sư Fields đề xuất một giả thuyết tương tự; ông dựng mô hình hiệu ứng của vụ nổ siêu tân tinh lên sinh quyển Trái Đất và cách thức đi tìm bằng chứng chứng minh cho giả thuyết đó.
Phải khẳng định rằng những nghiên cứu này của giáo sư không khẳng định về sự tồn tại của các bằng chứng. Đó chỉ là những “giả sử” thú vị và nêu lên những bằng chứng có thể có.
Vụ nổ siêu tân tinh Cassiopeia A diễn ra cách Dải Ngân hà 11.000 năm ánh sáng để lại những dấu vết này đây; nhiều khả năng bức xạ từ nó đã tới Trái Đất khoảng 300 năm trước.
Mối nguy hại tới sự tồn vong của sự sống
Cặp đôi “sự kiện tuyệt chủng” và “vũ trụ” sẽ ngay lập tức khiến người ta liên tưởng tới một vụ va chạm thiên thạch; cho dù là viên thiên thạch khổng lồ khiến loài bò sát khổng lồ tuyệt chủng hay những khối đá không gian xuất hiện trong phim ảnh đại chúng.
Thế nhưng, Vũ trụ rộng lớn chứa đầy những mối nguy khác, và bằng chứng trong các lớp trầm tích cho thấy sự sống Trái Đất trải qua không chỉ một sự kiện diệt vong.
Khoảng 359 triệu năm trước, sự kiện Hangenberg mang ảnh hưởng tới cả động vật trên cạn và dưới nước, nó đã khiến 97% loài có xương sống mãi mãi biến mất.
Thậm chí trước sự kiện Hangenberg khoảng 10 triệu năm, nhiều khả năng một viên thiên thạch đã gây nên sự kiện tuyệt chủng Kellwasser, cho dù các nhà khảo cổ không phát hiện ra dấu vết vụ va chạm nào có khung thời gian trùng khớp với sự kiện Kellwasser.
Các thuyết gia nêu khả năng về những thay đổi đột ngột nơi thảm thực vật hay hoạt động magma khiến một lượng lớn carbon dioxide và sulfur dioxide thâm nhập bầu khí quyển, thế nhưng sự kiện Kellwasser vẫn nằm trong bóng tối bí ẩn.
Khủng long không phải loài duy nhất chứng kiến sự kiện tuyệt chủng.
Lượng ozone giảm đột biến
Ta biết rằng sự kiện Hangenberg kéo dài vài ngàn, thậm chí là vài trăm ngàn năm.
Chúng ta cũng có bằng chứng cho thấy tia cực tím gây tổn hại tới phấn hoa và bào tử thực vật suốt nhiều ngàn năm trong giai đoạn sự kiện Hangenberg diễn ra. Tổn thương của bào tử cho thấy khả năng tầng ozone của Trái Đất đã bị phá hủy ít nhiều.
Xét tới độ dài và những ảnh hưởng nặng nề của tia cực tím lên thực vật, khó có thể khẳng định một sự kiện nào đó có nguồn gốc từ Trái Đất đã khiến tầng ozone bị hư hại nặng.
Những lý do như Trái Đất nóng lên, lượng hơi nước bốc lên từ mặt đất lớn khiến tầng bình lưu bất ổn không hợp lý, bởi những hiện tượng cực đoan này không đủ sức gây ra một sự kiện tuyệt chủng lớn như Hangenberg.
Tầng ozone, tấm khiên che chắn tia cực tím.
Ta có bằng chứng cho thấy tầng ozone có thể hồi phục sau khi hứng chịu những sự kiện thiên văn có sức ảnh hưởng lớn, đơn cử như va chạm với sao băng, bão Mặt Trời, … Tuy nhiên, lại một lần nữa sức tàn phá và độ dài của sự kiện tuyệt chủng Hangenberg không trùng khớp với sức mạnh của các sự kiện thiên văn nêu trên.
Vì thế, nhóm nghiên cứu của giáo sư Fields đưa nhận định về một sự kiện có sức công phá lớn hơn, đó là một vụ nổ siêu tân tinh.
Một ngôi sao nổ từ xa thì ảnh hưởng gì tới sinh quyển?
Dựa trên quan sát và phỏng đoán, một vụ nổ siêu tân tinh diễn ra gần như ngay lập tức: khi một ngôi sao khổng lồ phát nổ, sóng bức xạ sẽ ngay lập tức nướng chín bất cứ thiên thể nào gần nó. Tuy vậy, ảnh hưởng của một vụ nổ siêu tân tinh có thể vươn xa hơn ta tưởng.
Năm 2018, một nhóm nghiên cứu khác cũng được dẫn dắt bởi giáo sư Fields đã cố liên kết khoảng thời gian 2,5 triệu năm trước, khi đa dạng sinh học giảm và tỷ lệ tuyệt chủng của sinh vật tăng, với một vụ nổ siêu tân tinh khác.
Phân tích đồng vị Sắt-60 - vật chất sinh ra trong một vụ nổ siêu tân tinh, báo cáo khoa học này nêu giả định rằng một vụ nổ cách xa khoảng từ 163-326 năm ánh sáng đã gây thảm họa diệt vong. Nhưng đây cũng là khoảng thời gian Trái Đất chứng kiến sự kiện biến đổi khí hậu lớn, nên không rõ vụ nổ siêu tân tinh có phải yếu tố gây thảm họa.
Bào tử bị biến dạng, với cấu trúc ADN thay đổi, dường như chúng đã bị ảnh hưởng nặng nề từ tia cực tím. Ảnh từ báo cáo khoa học đăng tải hồi giữa năm nay.
Trong nghiên cứu mới, đội ngũ sử dụng một mô hình khí hậu toàn cầu, mô hình phản ứng hóa học của bầu khí quyển và mô hình ảnh hưởng của bức xạ để tìm hiểu hiệu ứng của một loạt các tia vũ trụ lên tầng ozone.
Có thể ảnh hưởng của vụ nổ siêu tân tinh không tới cùng một thời điểm, mà “cơn mưa sắt phóng xạ” rải rác suốt hàng trăm ngàn năm.
Bằng chứng hậu thuẫn giả thuyết này, điểm mấu chốt để những đề xuất của giáo sư Fields có cơ sở là những đồng vị plutonium-244 và samarium-146 có trong đất đá, hóa thạch có niên đại từ sự kiện tuyệt chủng Hangenberg.
Cả hai đồng vị trên đều không có sẵn trên Trái Đất, chắc chắn phải tới từ nơi xa. Ông Fields gọi chúng là “những quả chuối xanh”.
“Khi bạn thấy chuối xanh tại vùng Illinois, bạn sẽ biết ngay chúng là chuối tươi và biết rằng đây không phải chuối bản địa”, giáo sư Fields lấy ví dụ.
Giai đoạn phân rã Pu-244 và Sm-146 đủ dài để ta phát hiện ra vào khoảng thời gian 360 triệu năm sau, nhưng đủ ngắn để cho thấy chúng không phải là vật chất có sẵn trong Trái Đất. Ông Fields nói thêm về việc nếu như ta phát hiện ra những đồng vị kia, đây sẽ là bằng chứng vững chắc cho thấy một vụ nổ siêu tân tinh từ xa có thể gây ảnh hưởng tới Trái Đất.
Tham khảo Arstechnica