Đây là lớp băng lâu đời nhất trên hành tinh và nó sắp tan chảy dần để hé lộ 1,5 triệu năm lịch sử Trái Đất!

Trong một phòng thí nghiệm lạnh giá ở Cambridge, các nhà khoa học đang thực hiện một sứ mệnh đặc biệt: làm tan chảy từng milimet của lớp băng lâu đời nhất từng được con người khai thác từ Trái Đất.

Đây là lõi băng cổ đại từ Nam Cực, có tuổi đời lên tới 1,5 triệu năm, chứa đựng những dấu tích nguyên sơ của khí quyển Trái Đất thời cổ đại và có thể nắm giữ lời giải cho một trong những bí ẩn lớn nhất của khoa học khí hậu.

Lõi băng này được khai quật từ độ sâu 2,8 km dưới bề mặt Đông Nam Cực, tại một điểm tên là Little Dome C, một khu vực hẻo lánh cách Trạm Concordia (Pháp-Ý) khoảng 40 km. Đây là thành quả của dự án quốc tế Beyond EPICA - Băng Cổ nhất, quy tụ các nhà khoa học đến từ 10 quốc gia châu Âu và 12 tổ chức khoa học. Mục tiêu của họ là mở rộng giới hạn hiểu biết về lịch sử khí hậu Trái Đất, vốn trước đây chỉ dừng lại ở mức 800.000 năm, nay hy vọng vươn đến mốc 1,5 triệu năm.

Cỗ máy thời gian đóng băng

Không giống như lõi trầm tích dưới đáy biển chỉ mang lại những manh mối gián tiếp, lõi băng Nam Cực lưu giữ trực tiếp các "mẫu vật khí quyển" từ quá khứ. Những bong bóng khí nhỏ xíu bị mắc kẹt bên trong lớp băng chứa CO₂, methane và các khí nhà kính khác, nguyên vẹn kể từ thời điểm tuyết rơi và bị nén thành băng.

Kỹ thuật phân tích dòng chảy liên tục cho phép các nhà nghiên cứu đo đồng thời hàng chục nguyên tố và đồng vị khi băng tan chảy, bao gồm cả dấu tích tro núi lửa, muối biển, bụi và sinh vật phù du cổ đại.

Tại Cơ quan Khảo sát Nam Cực Anh (BAS), một trong số ít phòng thí nghiệm trên thế giới có thể xử lý loại dữ liệu cực kỳ nhạy và có độ phân giải cao này, tiến sĩ Liz Thomas và cộng sự đang dẫn đầu công cuộc giải mã các thông tin quý giá đó.

Khám phá bước ngoặt khí hậu chưa có lời giải

Trọng tâm của nghiên cứu là giải mã một giai đoạn chuyển tiếp kỳ lạ trong lịch sử khí hậu Trái Đất được gọi là "Chuyển đổi giữa Pleistocene", khi chu kỳ các kỷ băng hà thay đổi từ 41.000 năm thành 100.000 năm. Nguyên nhân của sự thay đổi này đến nay vẫn là một bí ẩn.

Các nhà khoa học kỳ vọng, dữ liệu từ lõi băng cổ đại sẽ giúp làm sáng tỏ sự thay đổi này bằng cách tái dựng các chỉ số môi trường xuyên suốt 1,5 triệu năm, từ nhiệt độ khí quyển, hướng gió, đến độ mở rộng của băng biển.

"Chúng tôi đang truy tìm các dấu hiệu cho thấy vì sao hệ thống khí hậu Trái Đất lại hoạt động khác nhau trong quá khứ", tiến sĩ Thomas nói. "Việc hiểu được những thay đổi lớn trong quá khứ sẽ giúp chúng ta dự đoán tốt hơn những điều có thể xảy ra trong tương lai".

Tấm gương cho hiện tại và tương lai

Những gì lớp băng này có thể tiết lộ không chỉ đơn thuần là câu chuyện của quá khứ. Một số dữ liệu sơ bộ cho thấy nồng độ CO₂ trong một số giai đoạn giữa kỷ Pleistocene có thể đã cao tương đương, thậm chí cao hơn hiện nay, khi mà Trái Đất đang nóng lên với tốc độ chưa từng có.

Điều khác biệt là: trong khi mức CO₂ trong quá khứ tăng chậm trong hàng nghìn năm, thì con người đã khiến khí nhà kính tăng vọt chỉ trong vòng 150 năm.

"Chúng ta đang sống trong thời kỳ biến đổi khí hậu chưa từng có, và lõi băng này có thể cung cấp bối cảnh lịch sử quan trọng để hiểu rõ những gì đang xảy ra, cũng như những gì có thể xảy đến", tiến sĩ Thomas nhận định.

Một hành trình dài và tốn kém

Để có được những mẫu vật quý giá này, các nhà khoa học đã làm việc trong điều kiện khắc nghiệt tại độ cao 3.200 m, nơi nhiệt độ thường xuyên ở mức cực thấp. Các lõi băng được cắt thành từng đoạn dài một mét, bảo quản cẩn thận trong thùng cách nhiệt, rồi đưa bằng tàu thủy đến châu Âu trước khi vận chuyển bằng xe tải lạnh đến Anh.

Trong phòng đông lạnh -23°C tại BAS, các nhà nghiên cứu chỉ có thể làm việc mỗi lần 15 phút do điều kiện nhiệt độ quá khắc nghiệt. Phân tích từng đoạn lõi sẽ kéo dài trong nhiều năm, được phối hợp giữa các phòng thí nghiệm trên khắp châu Âu, với những công cụ tinh vi như máy quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) có thể phát hiện cả những nguyên tố hiếm nhất.

"Chúng tôi thực sự đang khám phá một chương hoàn toàn chưa được viết trong cuốn sách lịch sử khí hậu Trái Đất", tiến sĩ Thomas nói. "Hy vọng lớn nhất là từ trong lớp băng này, chúng tôi sẽ mở khóa được những bí mật tuyệt vời về hành tinh của chúng ta".