Sự sống có thể bắt nguồn từ núi lửa dưới đại dương

Hiểu biết của chúng ta dưới đáy đại dương của Trái đất ít hơn so với sao Hỏa.

Tại đây, các nhà khoa học cho rằng, điều kiện vật lý và hóa học bất thường liên quan đến các hệ thống thủy nhiệt dưới đáy biển có thể đã tạo môi trường thích hợp cho nguồn gốc sự sống trên Trái đất.

Megaplume bí ẩn

Các nhà khoa học phát hiện ra những vùng có chất lỏng nhiệt lớn trong đại dương phía trên các rặng núi lửa. Những vùng nước nóng lớn và mạnh mẽ, giàu hóa chất, bốc lên từ đáy đại dương này được gọi là megaplume.

Kích thước của chúng thực sự khổng lồ, với thể tích có thể vượt 100 km3, tương đương với 40 triệu bể bơi Olympic. Mặc dù, chúng dường như có liên quan đến các vụ phun trào núi nửa dưới đáy biển nhưng nguồn gốc của chúng vẫn là điều bí ẩn.

Trong nghiên cứu của mình, các nhà khoa học đã sử dụng một mô hình toán học để giải thích sự phân tán của các tro núi lửa khắp đại dương. Nhờ lập bản đồ chi tiết về một trữ lượng tro núi lửa ở Đông Bắc Thái Bình Dương, các nhà khoa học biết rằng tro này có thể lan rộng tới vài km tính từ một vụ phun trào.

Điều này không thể giải thích một cách dễ dàng bằng thủy triều hoặc các dòng hải lưu khác. Thay vào đó, kết quả có được gợi ý rằng những cột nước này có năng lượng rất cao.

Năng lượng cần thiết để thúc đẩy dòng chảy và mang theo tro bụi lớn một cách đáng ngạc nhiên, khoảng 1 terawat (gần một nửa nhu cầu năng lượng cho cả nước Mỹ trong một thời điểm).

Các nhà khoa học tính toán rằng điều này sẽ tạo ra các cột nước có kích thước tương tự như đã nói. Từ đó họ đưa ra bằng chứng mạnh mẽ rằng các megaplume có liên quan đến các vụ phun trào dưới đáy biển đang hoạt động và chúng hình thành rất nhanh, có thể trong vài giờ.

Vậy nguồn nhiệt lượng và hóa chất để tạo ra một megaplume này là gì? Ứng cử viên rõ ràng nhất tất nhiên là dung nham nóng chảy mới phun trào. Thoạt nhìn, kết quả các nhà khoa học có được dường như ủng hộ giả thuyết này.

Theo đó, sự hình thành megaplume xảy ra đồng thời với sự phun trào dung nham và tro núi lửa. Tuy nhiên, khi các nhà khoa học tính toán lượng dung nham cần thiết cho megaplume, nó cao một cách phi thực tế, lớn hơn khoảng 10 lần so với hầu hết các dòng dung nham ngầm.

Suy đoán tốt nhất của các nhà khoa học là mặc dù sự xuất hiện của các megaplume có liên quan đến các vụ phun trào dưới đáy biển nhưng chúng chủ yếu có nguồn gốc từ việc các hồ chứa thủy nhiệt bị cạn kiệt có trong đại dương. Khi nham thạch hướng lên trên để tạo ra các vụ phun trào dưới đáy biển, nó có thể đã đẩy chất lỏng nóng hơn 300 độ C này theo.

Núi lửa phun dưới biển.

Sự sống trong môi trường khắc nghiệt

Trái ngược với núi lửa trên cạn, việc phát hiện ra một vụ phun trào xảy ra dưới đáy biển vô cùng khó khăn. Do đó, vẫn còn nhiều điều để các nhà khoa học tìm hiểu về núi lửa ngầm và vai trò của nó đối với môi trường biển. Một nghiên cứu mới của nhà khoa học Sam Pegler và David Ferguson ở ĐH Leeds (Anh) được công bố trên tạp chí Nature Communications đã mang lại những hiểu biết quan trọng.

Thật đáng kinh ngạc khi phát hiện ra các sinh vật ưa môi trường cực đoan (sinh vật ái cực) xung quanh các miệng phun thủy nhiệt. Khám phá này khiến những gì chúng ta biết về sự sống và nơi sinh vật tồn tại được mở rộng thêm.

Luồng chất lỏng liên quan tới việc hình thành megaplume có thể là cơ chế chính trong việc phân tán những vi sinh vật trên khỏi nguồn gốc dưới lòng đất của chúng. Nếu đúng như vậy, hoạt động của núi lửa dưới biển sâu là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến yếu tố địa lý của các cộng đồng sinh vật ái cực.

Một số nhà khoa học tin rằng, các điều kiện vật lý và hóa học bất thường liên quan đến các hệ thống thủy nhiệt dưới đáy biển có thể đã cung cấp một môi trường thích hợp cho nguồn gốc của sự sống trên Trái đất. Do đó, các megaplume có thể đã tham gia vào việc phát tán sự sống này khắp đại dương.

Trong trường hợp không có các nguồn dinh dưỡng và ánh sáng khác, những loại sinh vật này, có thể là loài đầu tiên tồn tại trên hành tinh của chúng ta. Chúng có mặt là nhờ sức nóng và hóa chất mà nham thạch phun lên các núi lửa dưới đáy biển.

Vì các trầm tích tro núi lửa do megaplume chuyển đi dường như khá phổ biến ở biển sâu nên nghiên cứu của các nhà khoa học thấy rằng sự sinh sôi nảy nở của sự sống thông qua sự phát tán của megaplume có thể lan rộng.

Mặc dù chưa thể quan sát tận mắt một vụ phun trào dưới biển sâu nhưng các nỗ lực đang được thực hiện để thu thập dữ liệu về các sự kiện của núi lửa dưới biển. Đáng chú ý nhất là đài quan sát tại Axial Volcano ở Thái Bình Dương.

Thiết bị đo đáy biển này có thể truyền dữ liệu theo thời gian thực, ghi lại các sự kiện đang diễn ra. Thông qua những nỗ lực như vậy, cùng với việc tiếp tục lập bản đồ và lấy mẫu đáy đại dương, đặc tính của núi lửa dưới các đại dương đang dần được tiết lộ.