8 phương pháp giải mã khí hậu thời quá khứ

alt

Vỏ trai

Làm thế nào các nhà khoa học có thể so sánh khí hậu ngày nay với các điều kiện thời tiết trong quá khứ xa xôi, từ lâu trước khi con người bắt đầu vui vẻ ghi chép lại các số liệu của thời tiết? Khí hậu thời quá khứ được lưu giữ giống như một bí mật trong các vật thể xung quanh chúng ta. Băng lấy từ các sông băng và trầm tích nằm dưới chân chúng ta giữ trong nó một danh mục nhiệt độ ẩn chứa trong thành phần hóa học của chúng.

Đa số những số đo này có thể cho các nhà nghiên cứu biết nhiệt độ trung bình hàng năm trong một chuỗi nhiều năm. Nhưng các vỏ trai có thể làm công việc đó còn nhanh hơn nữa. Một nghiên cứu hồi tháng 3 năm nay về vỏ trai lấy từ Iceland cho thấy hàm lượng của các đồng vị oxy trong các lớp vỏ biến thiên phụ thuộc vào nhiệt độ của nước trong đó chúng hình thành. Bằng cách lát mỏng những lớp nhỏ xíu đem đi phân tích, đội nghiên cứu nhận thấy nó có thể xác định sự biến thiên nhiệt độ cỡ đến hàng tuần, chứ không chỉ hàng năm.

alt

Các vòng cây

Bạn đã học ở trường phổ thông rằng mỗi vòng trong thân cây biểu diễn cho một năm. Nhưng còn có nhiều thông tin tiềm ẩn hơn có trong những vòng đồng tâm này. Bề dày của một vòng cho biết cái cây đã lớn lên bao nhiêu trong năm đó. Nếu các nhà khoa học biết nhiệt độ và độ ẩm nào làm cho cái cây tươi tốt, thì họ có thể sử dụng bề dày đó để xác định xem khí hậu của năm đó diễn biến như thế nào.

Các phòng thí nghiệm cổ khí hậu học trên thế giới hiện đang bận rộn xây dựng cơ sở dữ liệu của bộ dữ liệu vòng cây.

alt

Lõi băng

Trong thập niên 1960, các nhà khoa học bắt đầu trích xuất các lõi băng từ Greenland và Nam Cực. Những cột băng giá này có thể nén hàng trăm nghìn năm lịch sử trong chiều sâu của chúng.

Giống như các vỏ trai, lõi băng cho các nhà khoa học biết về số liệu nhiệt độ qua thành phần hóa học của chúng, đặc biệt là các đồng vị oxy – băng có ít oxy nặng (nặng vì có thêm neutron) thì cho biết nhiệt độ lạnh hơn. Nhưng lõi băng còn có thể làm nhiều việc hơn. Bề dày của các lớp tiết lộ có bao nhiêu tuyết đã tích góp trong một năm. Nếu có sự chênh lệch lớn giữa lượng tuyết trong cùng một năm giữa lõi băng này và lõi băng khác, thì điều đó có thể là dấu hiệu cho biết gió đang thổi theo hướng nào. Và những bọt khí nhỏ xíu bị giữ lại trong băng còn cho phép các nhà khoa học nhìn ra các chất khí có mặt trong khí quyển thời cổ.

alt

Lõi trầm tích

Các nhà khoa học vô tuyến nghiệp dư đã đến Đảo Clipperton để thực hiện người này. Clipperton là một hòn đảo xa xôi trong Thái Bình Dương không có cư dân sinh sống, thuộc quyền kiểm soát của nước Pháp, và các nhà say mê vô tuyến nghiệp dư muốn đến đó để khảo sát xem họ có thể phát thanh đi từ một nơi hẻo lánh như thế hay không. Bằng cách cùng đóng góp chi phí đi lại, đội khoa học đến từ trường Đại học Washington đã đến Clipperton để lấy các lõi trầm tích.

Các lõi trầm tích, giống như lõi băng, là những cột dọc lấy từ dưới đất lên để trích xuất dữ liệu cổ khí hậu học. Đội Washington quan tâm nghiên cứu lõi trầm tích ở Clipperton vì hòn đảo trên nằm trong Đới Hội tụ Liên Nhiệt đới, nơi những cơn gió của bán cầu bắc và bán cầu nam gặp nhau. Đới Hội tụ Liên Nhiệt đới có tác dụng rõ rệt lên khí hậu vùng nhiệt đới.

alt

Foraminifera

Foraminifera có niên đại từ Kỉ Cambri, cách đây 500 triệu năm trước. Những sinh vật đơn giản này, với lớp vỏ được gọi tên kĩ thuật là ‘test’, được tìm thấy ở khắp các vùng biển trên thế giới, kể cả trong những phần sâu nhất của đại dương – Vực Mariana và Vực Challenger. Ngay cả đá vôi ở các kim tự tháp Ai Cập cũng có chứa tàn dư foram, như nhà sử học cổ đại Herodotus đã từng lưu ý.

Vì những sinh vật này có tuổi lớn, nên chúng có thể cung cấp một số ghi sâu sắc hơn về quá khứ so với bất kì phương pháp nào liệt kê ở đây. Một bài báo hồi năm 2001 trên tạp chí Science đã sử dụng số liệu đồng vị carbon và oxy ở foraminifera để tái dựng lại nhịp khí hậu của 65 triệu năm qua.

alt

Phấn hoa

Phấn hóa trông có vẻ như bụi bặm phù du khi nó lơ lửng trong cơn gió thoảng, nhưng những hạt giống đó có thể có sức mạnh lưu giữ đến bất ngờ các thông tin về môi trường. Sau khi cây xanh phân tán hạt phấn của chúng đi càng xa càng rộng, chúng có thể được giữ lại dưới đáy hồ hoặc bị hóa thạch trong đất đá. Khi các nhà khoa học lấy mẫu trầm tích, họ thỉnh thoảng tìm thấy phấn hoa của những loài khác nhau sống trong những thời kì khác nhau. Và vì cây xanh sinh trưởng tốt nhất dưới các điều kiện thời tiết và nhiệt độ đặc biệt, nên các nhà nghiên cứu có thể sử dụng hỗn hợp phấn hoa đó để xác định khí hậu của một thời kì lịch sử.

Trong một nghiên cứu hồi năm 2009, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các dấu vết phấn hóa để nghiên cứu khí hậu của dãy núi Andes ở Nam Mĩ, và tìm thấy bằng chứng rằng một thời kì ấm áp khoảng giữa năm 1100 và 1533 đã cho phép có nhiều cây xanh sinh trưởng trên các sườn núi. Điều đó có thể giải thích sự bùng nồ của nền văn minh Inca trong những thế kỉ đó, các nhà nghiên cứu cho biết như vậy.

alt

Con hàu

Giống như những người anh em thân mềm ngọc trai của chúng, lớp vỏ hàu có thể lưu giữ các bản ghi khí hậu trong thành phần của vỏ của chúng. Gần đây, những con hàu đã cho các nhà khoa học biết về một thời khắc quan trọng trong lịch sử nước Mĩ – sự chiếm lĩnh xứ thuộc địa Jamestone ở Virginia năm 1607, và vài ba năm đầu tiên khai khẩn ở đó.

Số liệu của các nhà thực dân cho biết họ đã gặp phải một môi trường khắc nghiệt; các vỏ hàu xác nhận rằng các nhà thực dân trên đã hứng chịu một đợt hạn hán tồi tệ nhất trong một thiên niên kỉ lúc họ đến, làm khó khăn thêm cho tình hình lúc ấy. Các nhà khảo cổ học tìm thấy các vỏ hàu trong một đống rác Jamestown nơi các nhà thực dẫn đã đổ chúng ra từ thùng rác nhà họ. Các vỏ hàu 400 năm tuổi cho biết con sông James khi ấy bị nhiễm mặn, nghĩa là có ít mưa để đổ nước vào con sông trên.

alt

Vết sẹo lửa ở cây củ tùng

Những cây củ tùng to lớn vẫn trơ trơ trước quãng đời người ngắn ngủi của bạn. Khoảng giữa năm 800 và 1300, trong khi châu Âu vẫn đang chìm trong thời kì tăm tối, thì những cây củ tùng ở California đang hứng chịu một đợt khô hạn dữ dội gây ra nhiều đợt cháy rừng cỡ lớn. Chúng ta biết như vậy vì những cây củ tùng còn sống ngày nay có các vết sẹo lửa. Các vết tích đó trong các vòng thân của chúng khớp với các trầm tích than ở khu vực trên trong cùng thời kì.

  • Trần Nghiêm (theo Discover Magazine)


Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Sinh viên Mĩ giải được bài toán electron 60 năm tuổi
14/12/2017
Trong sáu thập niên qua, các nhà khoa học vẫn hằng tìm kiếm một luồng electron ẩn náu ở gần Trái Đất nhưng chưa hề tìm
10 đột phá vật lí của năm 2017
13/12/2017
Tạp chí Physics World của Anh bình chọn các thành tựu quan trắc đa kênh liên quan đến sóng hấp dẫn là Đột phá của năm
Trump lệnh cho NASA trở lại Mặt Trăng
12/12/2017
Lần cuối các nhà du hành vũ trụ người Mĩ đặt chân lên Mặt Trăng là hồi những năm 1970. Tổng thống Mĩ Donald Trump muốn
Top 10 khám phá thiên văn học (Phần 2)
07/12/2017
6. Sự át trội của vật chất tối Hồi thập niên 1970, Vera Rubin không những đã có một khám phá vũ trụ học đồ sộ, mà trong
Top 10 khám phá thiên văn học (Phần 1)
05/12/2017
Những phát hiện không những làm thay đổi thế giới, mà còn thách thức cách chúng ta nhìn nhận sự tồn tại của mình và vị
Moment từ proton được đo chính xác nhất từ trước đến nay
26/11/2017
Các nhà vật lí ở Đức vừa đo được moment từ của proton đến sai số 0,3 phần tỉ. Giá trị này tốt gấp 11 bậc so với phép
Kiểm tra bản chất lượng tử của lực hấp dẫn
26/11/2017
Bất chấp hàng thập kỉ nỗ lực phấn đấu, một lí thuyết về lực hấp dẫn lượng tử vẫn nằm ngoài tầm với của chúng
Lỗ đen ăn thịt sao và ợ ra tia vũ trụ
26/11/2017
Kịch bản sao lùn trắng bị lỗ đen xé xác có thể giải thích được những cơn mưa tia vũ trụ và neutrino mà chúng ta thấy trên
Vui Lòng Đợi

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com