Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences đã tiết lộ một yếu tố quan trọng thúc đẩy quá trình sản sinh khí metan ở đại dương. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Rochester, bao gồm Thomas Weber, phó giáo sư Khoa Khoa học Trái đất và Môi trường, cùng với nghiên cứu sinh Shengyu Wang và cộng tác viên nghiên cứu sau tiến sĩ Hairong Xu, đã xác định một cơ chế có thể trở nên hoạt động mạnh hơn khi Trái đất ấm lên. Điều này làm dấy lên lo ngại về một vòng phản hồi có thể làm trầm trọng thêm biến đổi khí hậu.

Metan là một loại khí nhà kính cực mạnh. Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã băn khoăn về một nghịch l, nước biển bề mặt, nơi chứa nhiều oxy, lại liên tục thải metan vào khí quyển. Điều này thật bất ngờ vì metan thường được tạo ra trong môi trường thiếu oxy, chẳng hạn như vùng đất ngập nước hoặc trầm tích đáy đại dương sâu.

Để tìm hiểu bí ẩn này, nhóm của Weber đã phân tích một bộ dữ liệu toàn cầu và sử dụng các mô hình máy tính. Kết quả của họ chỉ ra một quá trình vi sinh vật cụ thể. Một số loại vi khuẩn tạo ra khí metan khi chúng phân hủy vật chất hữu cơ, nhưng điều này chỉ xảy ra khi phốt phát, một chất dinh dưỡng thiết yếu, bị thiếu hụt.

"Điều này có nghĩa là sự khan hiếm phốt phát là yếu tố kiểm soát chính đối với quá trình sản sinh và phát thải khí metan ở đại dương", Weber nói.

Những phát hiện này định hình lại cách các nhà khoa học suy nghĩ về khí metan trong đại dương. Thay vì hiếm gặp, quá trình sản sinh khí metan trong vùng nước giàu oxy có thể phổ biến ở những khu vực có nồng độ phốt phát thấp.

Nghiên cứu này cũng xem xét quá trình này có thể phát triển như thế nào trong một thế giới ấm lên. Biến đổi khí hậu đang làm nóng đại dương từ bề mặt xuống sâu, làm tăng sự khác biệt về mật độ giữa nước bề mặt và các tầng sâu hơn.

"Biến đổi khí hậu đang làm ấm đại dương từ trên xuống dưới, làm tăng sự chênh lệch mật độ giữa nước mặt và nước sâu", Weber nói. "Điều này được dự đoán sẽ làm chậm quá trình trộn lẫn theo chiều dọc, vốn vận chuyển các chất dinh dưỡng như phốt phát từ độ sâu lên".

Khi quá trình trộn lẫn giảm, lượng chất dinh dưỡng đến được bề mặt cũng ít hơn. Theo mô hình của nhóm nghiên cứu, điều này có thể khiến nguồn nước mặt ngày càng cạn kiệt phốt phát, tạo điều kiện lý tưởng cho vi sinh vật sản sinh khí metan phát triển.

Nếu điều này xảy ra, đại dương có thể giải phóng nhiều khí metan hơn vào khí quyển. Vì metan là một loại khí nhà kính mạnh, điều này tạo ra một vòng luẩn quẩn đáng lo ngại. Đại dương ấm lên dẫn đến lượng khí metan thải ra nhiều hơn, từ đó góp phần làm ấm lên hơn nữa.

Nghiên cứu này nhấn mạnh cách các quá trình vi mô trong đại dương có thể gây ra những tác động toàn cầu sâu rộng.

Điều quan trọng cần lưu ý là, loại phản hồi này hiện chưa được đưa vào hầu hết các mô hình khí hậu chính. Khi các nhà khoa học nỗ lực cải thiện khả năng dự đoán, việc tính đến các tương tác như vậy có thể rất quan trọng để hiểu được tốc độ và mức độ nghiêm trọng của biến đổi khí hậu.

"Công trình nghiên cứu của chúng tôi sẽ giúp lấp đầy một khoảng trống quan trọng trong các dự báo về khí hậu, vốn thường bỏ qua sự tương tác giữa môi trường đang thay đổi và các nguồn khí nhà kính tự nhiên thải vào khí quyển", Weber nói.