Sự hình thành sông băng Nam Cực

Khí hậu toàn cầu đã nhanh chóng chuyển từ một thế giới gần như không có băng sang những tảng băng khổng lồ trên Nam Cực khoảng 34 triệu năm trước. Điều gì đã xảy ra? Điều gì đã thay đổi? Một nhóm các nhà khoa học do các nhà địa chất học thuộc Yale chỉ đạo đã đưa ra một cách nhìn mới về bản chất của điều kiện khí hậu trong cuộc biến đổi từ khí sang băng này – cánh nhìn này bác bỏ những lý thuyết trước đây và có ý nghĩa quan trọng trong việc dự đoán thay đổi khí hậu trong tương lai.

Được công bố trên tạp chí Science số ngày 27 tháng 2, dữ liệu của họ bác bỏ hoàn toàn ý tưởng được công nhận từ lâu rằng sự phát triển của những tảng băng khổng lồ ở Nam Cực đi kèm với thay đổi rất ít hoặc không thay đổi về nhiệt độ toàn cầu.

Báo cáo này cho thấy rằng trước khi băng ở bán cầu Nam mở rộng, nhiệt độ ở vĩ độ cao ấm hơn ít nhất 10 độ C (khoảng 18 độ F) so với dự đoán trước đây và trong quá trình chuyển giao khí hậu, nhiệt độ bề mặt nước đã giảm từ 5 – 10 độ C.

Theo tác giả chính Mark Pagani, giáo sư địa chất và địa vật lý tại Yale, “Những mô hình tái dựng trước đây không đưa ra bằng chứng nào về sự giảm nhiệt độ ở vĩ độ cao. Dữ liệu của chúng tôi chứng minh rằng rõ ràng có sự giảm nhiệt độ ở cả hai bán cầu tại thời điểm đó”.

Kết luận của họ dựa trên nhiệt độ bề mặt – tính toán nhiệt độ dựa trên sự phân bố của một số phân tử hữu cơ nhận định từ sinh vật phù du, loài vật này chỉ sống ở khoảng nhiệt độ nhất định và được lưu giữ trong trầm tích biển. Những phân tử này do Chương trình kết hợp khoan biển (IODP) và những chương trình biển trước đây nghiên cứu lịch sử Trái Đất bằng cách tìm hiểu trầm tích và vỏ ở khu vực biển sâu trên toàn thế giới.

Minh họa hình ảnh của tảng băng Nam Cực đầu tiên khi khí hậu toàn cầu lạnh dần khoảng 33,5 triệu năm trước. Nam Cực có màu xám, với tảng băng được thể hiện dựa trên thang đo độ dày của băng. Tảng băng có kích thước của một lục địa, nhưng nhỏ hơn ngày nay. Ước lượng dựa trên mô hình của DeContro và Pollard, cùng với sự hỗ trợ từ dữ liệu mới của nghiên cứu. (Ảnh: DeConto & Pollard / Nature)

Tác giả chính Zhonghui Liu, giáo sư tại Đại học Hongkong, cho biết: “Nhiệt độ ở một số khu vực, trước khi những dòng sông băng Nam Cực hình thành, cao hơn rất nhiều so với những gì mà mô hình khí hậu hiện hành dự đoán, điều này cho thấy những mô hình này đã đánh giá không đúng mức sự ấm lên ở vĩ độ cao dưới điều kiện nồng độ CO2 cao”. Thêm vào đó, sự lạnh dần của khí hậu sau đó xuất hiện ở cả vĩ độ cao Bắc và Nam cho thấy sự giảm nồng độ CO2 chứ không phải sự thay đổi lưu thông biển là nguyên nhân của chuyển đổi khí hậu.

Băng hình thành trên khắp Nam Cực trong khoảng 100.000 năm, chỉ như sự chuyển đổi “qua một đêm” trong thuật ngữ địa chất. Đồng tác giả Matthew Huber thuộc Đại học Purdue cho biết: “Hơn 35 triệu năm trước, băng xuất hiện ở những nơi trước đó có khí hậu cận nhiệt đới”.

Một lý thuyết nữa mà nghiên cứu bác bỏ đó là khái niệm về sự mở rộng của băng xuất hiện ở Bắc bán cầu trong thời điểm đó – giả thuyết chỉ được hỗ trợ bởi bằng chứng về sự hình thành sông băng trong khu vực.

Những tảng băng ở Nam Cực thể hiện mực nước biển dâng cao khoảng 70 mét. Ngoài ra, còn rất nhiều câu hỏi về tính ổn định của sông băng, nhiệt độ ngưỡng khiến sông băng ta, và tốc độ mà nó thay đổi. Theo Pagani, “Những phát hiện của chúng tôi chỉ ra tính khó khăn của việc xây dựng mô hình nhiệt độ chính xác dưới điều kiện nồng độ CO2 cao”.

Các tác giả khác của bài báo bao gồm David Zinniker thuộc Yale, Robert DeConto và Mark Leckie thuộc Đại học Massachusetts, Amherst, Matthew Huber thuộc Đại học Purdue, Henk Brinkhuis thuộc Đại học Utrecht, và Sunita R. Shah và Ann Pearson thuộc Havard. Nghiên cứu được Quỹ khoa học quốc gia và Đại học Yale tài trợ, những tính toán được thực hiện dựa trên nguồn từ Trung tâm tin học tiên tiến Rosen tại Purdue.