Một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences cho thấy các đại dương có thể đang góp phần vào biến đổi khí hậu theo một cơ chế tinh vi nhưng rất đáng kể. Theo nghiên cứu, đại dương nóng lên có thể giải phóng một nguồn methane tiềm ẩn, từ đó đẩy nhanh biến đổi khí hậu theo cách mà giới khoa học mới bắt đầu nhận ra.
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Rochester (Mỹ), gồm Phó giáo sư Thomas Weber thuộc Khoa Trái đất và Khoa học Môi trường, nghiên cứu sinh Shengyu Wang và nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Hairong Xu, đã xác định một quá trình tạo methane ngoài đại dương có thể trở nên mạnh hơn khi nhiệt độ toàn cầu tiếp tục tăng. Theo nhóm tác giả, điều này có thể tạo ra một vòng phản hồi khiến hiện tượng nóng lên toàn cầu nghiêm trọng hơn.
Methane là một loại khí nhà kính mạnh, nhưng từ lâu các nhà khoa học vẫn bối rối trước một hiện tượng bất thường: lớp nước bề mặt đại dương thường xuyên thải methane vào khí quyển dù chứa rất nhiều oxy. Trước đây, methane chủ yếu được cho là hình thành trong môi trường thiếu oxy như đầm lầy hoặc trầm tích biển sâu.
Để giải thích nghịch lý này, nhóm nghiên cứu đã kết hợp dữ liệu toàn cầu với các mô phỏng máy tính và phát hiện một số vi sinh vật có thể tạo ra methane khi phân hủy vật chất hữu cơ — nhưng chỉ khi phosphate, một dưỡng chất quan trọng, trở nên khan hiếm.
“Điều này cho thấy sự thiếu hụt phosphate là yếu tố kiểm soát chính đối với quá trình tạo methane và phát thải methane ở đại dương,” ông Weber cho biết.
Phát hiện này làm thay đổi cách giới khoa học nhìn nhận quá trình tạo methane trong môi trường biển. Thay vì chỉ xảy ra hiếm hoi, methane có thể được tạo ra phổ biến tại các vùng biển giàu oxy nhưng nghèo phosphate.
Nghiên cứu cũng cảnh báo biến đổi khí hậu có thể khiến quá trình này trở nên nghiêm trọng hơn trong tương lai. Khi đại dương ấm lên, sự chênh lệch mật độ giữa lớp nước mặt và các lớp nước sâu tăng lên.
“Biến đổi khí hậu đang làm ấm đại dương từ trên xuống, khiến sự khác biệt về mật độ giữa nước mặt và nước sâu lớn hơn,” Weber nói. “Điều này được dự báo sẽ làm chậm quá trình trộn thẳng đứng vốn đưa các dưỡng chất như phosphate từ tầng sâu lên bề mặt.”
Khi quá trình trộn này suy yếu, lượng dưỡng chất lên bề mặt giảm xuống. Mô hình của nhóm nghiên cứu cho thấy điều đó có thể khiến lớp nước bề mặt ngày càng thiếu phosphate — tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật sản sinh methane phát triển.
Nếu lượng methane tạo ra tăng lên, khí này có thể thoát vào khí quyển nhiều hơn. Do methane có khả năng giữ nhiệt rất mạnh, điều này có thể tạo ra một vòng luẩn quẩn: đại dương nóng hơn làm tăng phát thải methane, từ đó tiếp tục khiến Trái Đất nóng lên.
Nghiên cứu nhấn mạnh rằng các hoạt động sinh học quy mô nhỏ trong đại dương cũng có thể ảnh hưởng đáng kể đến khí hậu toàn cầu.
Đáng chú ý, cơ chế phản hồi này hiện vẫn chưa được tích hợp vào phần lớn các mô hình khí hậu lớn. Các nhà khoa học cho rằng việc bổ sung những quá trình như vậy sẽ rất quan trọng để dự báo chính xác tốc độ biến đổi khí hậu trong tương lai.
“Công trình của chúng tôi giúp lấp đầy một khoảng trống quan trọng trong các dự báo khí hậu, vốn thường bỏ qua mối liên hệ giữa môi trường thay đổi và các nguồn phát thải khí nhà kính tự nhiên vào khí quyển,” Weber nói.
Các vi sinh vật trong đại dương có thể tạo ra nhiều methane hơn khi nước biển ấm lên và ngày càng thiếu dưỡng chất. Quá trình bất ngờ này có thể đẩy nhanh biến đổi khí hậu thông qua một vòng phản hồi. Ảnh: Shutterstock
