Nhưng nghiên cứu mới chỉ ra một thủ phạm ít kịch tính hơn nhiều, nhưng vẫn có sức ảnh hưởng mạnh mẽ: các vụ phun trào núi lửa. Các nhà khoa học phát hiện ra rằng tín hiệu bạch kim không khớp với mảnh vụn không gian và thực tế xuất hiện hàng thập kỷ sau khi quá trình lạnh đi bắt đầu, loại trừ khả năng va chạm là nguyên nhân gây ra hiện tượng này.

Dấu hiệu "va chạm vũ trụ" trong băng ở Greenland thực chất có thể là tro bụi núi lửa từ chính Trái Đất. Ảnh: Shutterstock

Sâu bên trong lớp băng khổng lồ của Greenland, các nhà khoa học đã phát hiện ra một tín hiệu hóa học bất thường, gây ra nhiều năm tranh luận. Tâm điểm của bí ẩn này là sự gia tăng đột ngột nồng độ bạch kim được tìm thấy trong lõi băng (một khối băng hình trụ được khoan ra từ các tảng băng và sông băng) có niên đại khoảng 12.800 năm. Phát hiện này từng được xem là bằng chứng cho thấy Trái đất có thể đã bị va chạm bởi một thiên thạch hoặc sao chổi hiếm gặp.

Những phát hiện mới cho thấy một lời giải thích thực tế hơn nhiều. Lượng bạch kim tăng đột biến có thể xuất phát từ một vụ phun trào khe nứt núi lửa ở Iceland chứ không phải từ một vật thể ngoài không gian.

Thời kỳ Younger Dryas và sự thay đổi khí hậu đột ngột

Thời điểm xuất hiện tín hiệu này rất quan trọng. Nó xuất hiện gần thời điểm bắt đầu Sự kiện Younger Dryas, một thời kỳ lạnh giá khắc nghiệt kéo dài từ khoảng 12.870 đến 11.700 năm trước. Trong thời gian này, nhiệt độ trên khắp bán cầu bắc đã giảm mạnh.

Hiện tượng lạnh đi này xảy ra đúng lúc Trái Đất vừa thoát khỏi kỷ băng hà cuối cùng và bắt đầu ấm lên. Việc xác định nguyên nhân gây ra sự đảo chiều đột ngột này có thể cung cấp những hiểu biết quý giá về cách hệ thống khí hậu Trái Đất hoạt động dưới áp lực.

Các nhà nghiên cứu hiện cho rằng giai đoạn lạnh này có thể do một vụ phun trào núi lửa lớn ở Đức hoặc có thể là một vụ phun trào từ một ngọn núi lửa chưa được xác định gây ra.

Các giả thuyết cạnh tranh về bí ẩn khí hậu

Các ghi chép từ lõi băng cho thấy thời kỳ Younger Dryas khắc nghiệt đến mức nào. Tại Greenland, nhiệt độ giảm xuống thấp hơn hơn 15°C so với hiện nay. Trên khắp châu Âu, rừng nhường chỗ cho lãnh nguyên, và mô hình lượng mưa ở các vĩ độ thấp hơn dịch chuyển về phía nam.

Từ lâu, lời giải thích hàng đầu được đưa ra là do một lượng lớn nước ngọt đổ vào từ sự tan chảy của các tảng băng ở Bắc Mỹ. Người ta cho rằng sự gia tăng này đã làm gián đoạn sự lưu thông của đại dương và làm khí hậu lạnh đi. Tuy nhiên, một giả thuyết khác cho rằng một vụ va chạm sao chổi hoặc tiểu hành tinh trên Bắc Mỹ đã gây ra hiện tượng này.

Sự tăng đột biến của bạch kim làm dấy lên những câu hỏi mới

Năm 2013, các nhà khoa học nghiên cứu lõi băng từ Dự án Băng lục địa Greenland (GISP2) đã phát hiện nồng độ bạch kim cao bất thường . Tỷ lệ bạch kim so với iridi đặc biệt khó hiểu. Thông thường, đá vũ trụ chứa hàm lượng iridi cao, nhưng tín hiệu này lại không cho thấy điều đó. Dấu hiệu hóa học này cũng không phù hợp với các thiên thạch hoặc vật liệu núi lửa đã biết.

Một số nhà nghiên cứu cho rằng sự tăng đột biến này có thể là bằng chứng về một tiểu hành tinh giàu sắt bất thường. Những người khác lại đề xuất rằng nó có thể liên quan đến vụ phun trào núi lửa Laacher See ở Đức, xảy ra cùng thời điểm và có cấu trúc hóa học đặc trưng .

Để điều tra, các nhà nghiên cứu đã phân tích 17 mẫu đá bọt núi lửa từ các mỏ Laacher See. Họ đo hàm lượng bạch kim, iridi và các nguyên tố vi lượng khác để tạo ra dấu ấn hóa học.

Kết quả rất rõ ràng. Các mẫu đá bọt hầu như không chứa bạch kim, với nồng độ ở mức bằng hoặc dưới ngưỡng phát hiện. Điều này loại trừ khả năng vụ phun trào Laacher See là nguồn gốc của sự gia tăng đột biến bạch kim ở Greenland.

Thời điểm và thời lượng lại kể một câu chuyện khác

Việc xem xét kỹ hơn dòng thời gian đã cung cấp một manh mối quan trọng khác. Kết quả xác định niên đại lõi băng được cập nhật cho thấy sự gia tăng đột biến của bạch kim xảy ra khoảng 45 năm sau khi kỷ Younger Dryas bắt đầu, tức là quá muộn để gây ra sự lạnh đi ban đầu.

Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đó . Ngoài ra, nồng độ bạch kim cao kéo dài trong khoảng 14 năm, cho thấy đây là một quá trình diễn ra liên tục chứ không phải là một sự kiện đột ngột như va chạm thiên thạch hoặc sao chổi.

Khi các nhà khoa học so sánh thành phần hóa học của lõi băng với các mẫu địa chất khác, sự trùng khớp gần nhất đến từ các chất ngưng tụ khí núi lửa (sản phẩm hình thành khi khí thoát ra từ núi lửa nguội đi từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng hoặc rắn), đặc biệt là những chất liên quan đến hoạt động núi lửa dưới nước.

Các núi lửa ở Iceland có thể là nguồn gốc

Các núi lửa ở Iceland có khả năng tạo ra các vụ phun trào khe nứt kéo dài nhiều năm hoặc thậm chí nhiều thập kỷ, phù hợp với tín hiệu bạch kim 14 năm. Trong giai đoạn dẫn đến Younger Dryas, sự tan chảy gia tăng của các tảng băng đã làm giảm áp suất lên vỏ Trái đất, có khả năng thúc đẩy hoạt động núi lửa trong khu vực.

Các vụ phun trào dưới đáy biển và dưới sông băng tương tác với nước theo những cách có thể tạo ra các dấu hiệu hóa học bất thường. Nước biển có thể loại bỏ các hợp chất lưu huỳnh đồng thời làm tăng nồng độ các kim loại như bạch kim trong khí núi lửa. Những khí này có thể di chuyển trong khí quyển và lắng đọng trên các tảng băng ở xa, bao gồm cả Greenland.

Bằng chứng từ các vụ phun trào núi lửa gần đây ở Iceland ủng hộ ý tưởng này. Vụ phun trào Katla vào thế kỷ thứ 8 đã tạo ra sự gia tăng đột biến kéo dài 12 năm về các kim loại như bismuth và thallium trong lõi băng ở Greenland. Vụ phun trào Eldgjá vào thế kỷ thứ 10 để lại dấu vết của cadmium . Mặc dù bạch kim không được đo trong những trường hợp đó, nhưng chúng cho thấy rằng các núi lửa ở Iceland có thể vận chuyển kim loại nặng trên quãng đường dài.

Liệu núi lửa có phải là nguyên nhân gây ra thời kỳ Younger Dryas?

Vì sự gia tăng đột biến của bạch kim xảy ra sau khi quá trình lạnh bắt đầu, nên nó không phải là nguyên nhân gây ra kỷ Younger Dryas. Tuy nhiên, các ghi chép từ lõi băng khác cho thấy sự gia tăng đột biến lớn của sunfat núi lửa trùng khớp chính xác với thời điểm bắt đầu quá trình lạnh khoảng 12.870 năm trước.

Vụ phun trào này, dù là từ Laacher See hay một ngọn núi lửa khác, đã giải phóng lượng lưu huỳnh vào khí quyển đủ để sánh ngang với những vụ phun trào mạnh nhất trong lịch sử được ghi nhận. Lưu huỳnh trong tầng bình lưu có thể phản chiếu ánh sáng mặt trời và làm mát hành tinh, có khả năng gây ra các hiệu ứng phản hồi như băng biển mở rộng, gió đổi hướng và sự gián đoạn lưu thông đại dương.

Vào thời điểm khí hậu Trái đất đang trong giai đoạn chuyển tiếp mong manh giữa thời kỳ băng hà và thời kỳ gian băng (các giai đoạn giữa những đợt lạnh), hoạt động núi lửa này có thể đã đẩy hệ thống trở lại trạng thái lạnh.

Điều này có ý nghĩa gì đối với rủi ro khí hậu trong tương lai?

Nghiên cứu này tập trung cụ thể vào tín hiệu bạch kim và không đánh giá các bằng chứng tác động khác được đề xuất như các mảnh cầu (mảnh đá nóng chảy hình cầu) và các lớp đen (các lớp tối bí ẩn trong đất). Tuy nhiên, lời giải thích đơn giản nhất dựa trên bằng chứng hiện tại chỉ ra rằng một vụ phun trào núi lửa lớn ở bán cầu bắc là nguyên nhân chính gây ra thời kỳ Younger Dryas.

Hiểu được cách các sự kiện trong quá khứ gây ra những thay đổi khí hậu đột ngột là điều cần thiết để dự đoán các rủi ro trong tương lai. Mặc dù các vụ va chạm thiên thạch lớn và các vụ phun trào núi lửa lớn hiếm khi xảy ra trong một năm nhất định, nhưng chúng là điều không thể tránh khỏi trong thời gian dài. Tìm hiểu cách Trái đất phản ứng trong quá khứ giúp các nhà khoa học chuẩn bị tốt hơn cho hậu quả của những biến động toàn cầu trong tương lai.