Giữa cộng đồng khoa học, chính phủ, các tổ chức nhân đạo và thậm chí các nhà hoạch định quân sự, biến đổi khí hậu được coi là mối đe dọa lớn nhất đối với nhân loại ngày nay. Giữa sự gia tăng của nạn đói, bệnh tật, lũ lụt, di dời, thời tiết khắc nghiệt và sự hỗn loạn dẫn đến, rõ ràng là cách chúng ta khiến hành tinh của chúng ta ấm hơn đang có những hậu quả thảm khốc.
Nhưng có một số tình huống mà tác hại đang được thực hiện bây giờ có thể dẫn đến một hiệu ứng chạy trốn dẫn đến sự tuyệt chủng hàng loạt. Khả năng này đã được minh họa trong một nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi giáo sư MIT Daniel Rothman với sự hỗ trợ của NASA và Quỹ khoa học quốc gia (NSF). Theo ông Rothman, chúng ta có nguy cơ vi phạm ngưỡng carbon carbon, có thể dẫn đến hiệu ứng tháo chạy với các đại dương Earth.
Rothman, giáo sư địa vật lý và là đồng giám đốc của Trung tâm Lorenz tại Khoa Khoa học Trái đất, Khí quyển và Hành tinh MIT, đã dành vài năm qua để cảnh báo chúng ta về ngưỡng quan trọng mà chúng ta phải đối mặt. Trở lại năm 2017, ông đã xuất bản một bài báo trong Tiến bộ khoa học đã cảnh báo làm thế nào các đại dương Trái đất có thể giữ đủ lượng carbon dioxide vào năm 2100 để kích hoạt sự tuyệt chủng hàng loạt.
Kể từ đó, Rothman đã tinh chỉnh dự đoán này bằng cách nghiên cứu cách thức mà chu trình carbon phản ứng một khi nó đẩy vượt qua một ngưỡng quan trọng. Trong bài báo mới của mình, xuất hiện trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, Rothman đã sử dụng một mô hình toán học đơn giản mà ông đã phát triển để thể hiện chu trình carbon ở đại dương Trái đất và cách nó có thể hành xử khi vượt qua ngưỡng này.
Chu trình này bao gồm carbon được giải phóng vào bầu khí quyển Trái đất (phần lớn thông qua hoạt động của núi lửa) và được lưu trữ trong lớp phủ Trái đất dưới dạng khoáng chất cacbonat. Các đại dương của chúng ta cũng đóng vai trò là một bể chứa carbon carbon, loại bỏ carbon trong khí quyển và chuyển nó thành axit carbonic. Chu kỳ này đã giữ cho nhiệt độ hành tinh trên đảo và mức độ axit của đại dương ổn định theo thời gian.
Khi carbon dioxide từ khí quyển hòa tan trong nước biển, nó cũng có tác dụng làm giảm nồng độ các ion carbonate trong đại dương. Khi chúng rơi xuống dưới một ngưỡng nhất định, vỏ làm từ canxi cacbonat bắt đầu tan ra và các sinh vật phụ thuộc vào chúng để bảo vệ có thời gian sống sót khó khăn hơn.
Điều này là bất lợi vì hai lý do. Một mặt, điều đó có nghĩa là một phần quan trọng của chu kỳ sinh vật biển sẽ bắt đầu chết dần. Mặt khác, vỏ sò đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ carbon dioxide từ đại dương phía trên. Điều này xảy ra là kết quả của các sinh vật dựa vào vỏ của chúng để giúp chúng chìm xuống đáy đại dương, mang theo carbon hữu cơ có hại.
Do đó, sự gia tăng carbon dioxide trong khí quyển (và axit hóa đại dương kết quả) sẽ có nghĩa là các sinh vật vôi hóa ít hơn và loại bỏ carbon dioxide ít hơn. Như Rothman đã giải thích trong một cuộc phỏng vấn gần đây với MIT News:
Một số thông tin phản hồi tích cực. Nhiều carbon dioxide dẫn đến nhiều carbon dioxide hơn. Câu hỏi theo quan điểm toán học là, một phản hồi như vậy có đủ để khiến hệ thống không ổn định không?
Quá trình này đã xảy ra nhiều lần trong suốt lịch sử Trái đất. Như Rothman đã chỉ ra trong nghiên cứu của mình, bằng chứng thu được từ nghiên cứu các lớp trầm tích cho thấy các cửa hàng carbon của đại dương đã thay đổi nhanh chóng (và sau đó phục hồi) hàng chục lần trong vòng 540 triệu năm qua. Kịch tính nhất trong số này diễn ra cùng thời điểm với bốn trong số năm cuộc tuyệt chủng hàng loạt vĩ đại trong lịch sử Trái đất.
Trong mỗi trường hợp này, Rothman kết luận rằng sự gia tăng lượng khí carbon dioxide (dù là dần dần hay đột ngột) cuối cùng đã vượt qua một ngưỡng, dẫn đến hiệu ứng tầng chạy trốn liên quan đến phản hồi hóa học. Điều này dẫn đến axit hóa đại dương cực đoan và khuếch đại tác động của kích hoạt ban đầu.
Hơn nữa, với khoảng một nửa sự gián đoạn trong mô hình của Rothman, tốc độ tăng carbon về cơ bản là giống nhau khi chúng được thiết lập. Trong khi các tác nhân trong quá khứ rất có thể là do hoạt động núi lửa tăng lên hoặc các sự kiện tự nhiên khác, những điều này đã xảy ra trong quá trình hàng chục ngàn năm. Ngày nay, nhân loại đang bơm CO2 vào bầu khí quyển với tốc độ chưa từng thấy trong hồ sơ địa chất.
Đây là một trong những phát hiện chính của nghiên cứu của Rothman, cho thấy tốc độ CO2 được giới thiệu đóng một vai trò quan trọng trong việc đánh bật hệ thống ra khỏi đòn đánh. Trong khi những nhiễu loạn khiêm tốn trong chu trình carbon sẽ giảm dần theo thời gian và không ảnh hưởng đến sự ổn định chung của đại dương, việc giới thiệu nhanh chóng CO2 sẽ dẫn đến một loạt các phản hồi tích cực làm phóng đại vấn đề.
Hôm nay, Rothman tuyên bố rằng chúng ta là những người đang ở giai đoạn kích thích, và nếu điều đó xảy ra, phản hồi và hiệu ứng có thể tương tự như những thảm họa toàn cầu trong quá khứ. Một khi chúng tôi đã vượt qua ngưỡng, làm thế nào chúng ta đến đó có thể không quan trọng, anh ấy nói. Một khi bạn vượt qua nó, bạn sẽ đối phó với cách Trái đất hoạt động và nó tự đi.
Về mặt tích cực, nghiên cứu của ông cũng chỉ ra rằng các đại dương Trái đất (dựa trên mức độ axit hóa hiện tại) cuối cùng sẽ trở lại trạng thái cân bằng, nhưng chỉ sau hàng chục ngàn năm. Mô hình này phù hợp với hồ sơ địa chất, đặc biệt với ít nhất ba lần tuyệt chủng hàng loạt được cho là có liên quan đến núi lửa khổng lồ kéo dài.
Nói cách khác, nếu lượng khí thải carbon nhân tạo vượt qua ngưỡng và tiếp tục vượt quá nó, hậu quả có thể nghiêm trọng như với sự tuyệt chủng hàng loạt trước đó. Một số người khó tính như thế nào khi biết mọi thứ sẽ kết thúc như thế nào với những gì xảy ra trong ngày hôm nay. Tuy nhiên, nhưng chúng tôi có thể gần đến một ngưỡng quan trọng. Bất kỳ sự tăng đột biến nào cũng sẽ đạt đến mức tối đa sau khoảng 10.000 năm. Hy vọng rằng điều đó sẽ cho chúng ta thời gian để tìm ra giải pháp.
Cộng đồng khoa học đã công nhận rằng CO nhân tạo2 khí thải đang ảnh hưởng đến môi trường Trái đất - một hiệu ứng có thể cảm nhận được trong nhiều thiên niên kỷ. Tuy nhiên, nghiên cứu này cho thấy những hậu quả đó có thể kịch tính hơn nhiều so với dự kiến trước đây và có thể không thể đảo ngược qua một điểm nhất định. Nếu không có gì khác, nghiên cứu của Rothman, nhấn mạnh sự cần thiết phải thực hiện các giải pháp ngay bây giờ, trong khi vẫn còn thời gian.
