Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một nghiên cứu mới cho thấy carbon phóng xạ được thải vào khí quyển từ các vụ thử bom hạt nhân thế kỷ 20 đã đến những nơi sâu nhất của đại dương. Động vật giáp xác ở các rãnh đại dương sâu đã kết hợp ‘bom carbon’ này vào các phân tử tạo nên cơ thể của chúng.
Carbon phóng xạ thải vào khí quyển từ 20 ngày thử nghiệm bom hạt nhân -century đã đạt những phần sâu nhất của đại dương, một nghiên cứu mới tìm thấy.
Một nghiên cứu mới trên tạp chí Geophysical Research Letterscủa AGU tìm thấy bằng chứng đầu tiên về carbon phóng xạ từ các vụ thử bom hạt nhân trong các mô cơ của động vật giáp xác sống ở các rãnh đại dương của Trái đất, bao gồm cả Mariana Trench, nơi có vị trí sâu nhất trong đại dương.
Các sinh vật ở bề mặt đại dương đã kết hợp “bom carbon” này vào các phân tử tạo nên cơ thể của chúng từ cuối những năm 1950. Nghiên cứu mới cho thấy các loài giáp xác ở các rãnh đại dương sâu đang ăn các chất hữu cơ từ các sinh vật này khi nó rơi xuống đáy đại dương. Các kết quả cho thấy ô nhiễm của con người có thể nhanh chóng xâm nhập vào lưới thức ăn và tiến đến đại dương sâu thẳm, theo các tác giả của nghiên cứu.
“Mặc dù lưu thông đại dương phải mất hàng trăm năm để đưa nước chứa bom [carbon] vào rãnh sâu nhất, chuỗi thức ăn đạt được điều này nhanh hơn nhiều”, Ning Wang, nhà địa lý học tại Viện Khoa học Trung Quốc tại Quảng Châu, Trung Quốc, dẫn đầu tác giả của nghiên cứu mới.
Weidong Sun, nhà hóa học địa lý cho biết: “Có sự tương tác rất mạnh giữa bề mặt và đáy, về mặt hệ thống sinh học và các hoạt động của con người có thể ảnh hưởng đến các hệ thống sinh học thậm chí xuống tới 11.000 mét, vì vậy chúng tôi cần cẩn thận về các hành vi trong tương lai của chúng tôi”. tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc tại Thanh Đảo, Trung Quốc và đồng tác giả của nghiên cứu mới. “Điều đó không được mong đợi, nhưng điều đó có thể hiểu được, bởi vì nó được kiểm soát bởi chuỗi thức ăn.”
Các kết quả cũng giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách các sinh vật thích nghi với cuộc sống trong môi trường nghèo dinh dưỡng của đại dương sâu thẳm, theo các tác giả. Các loài giáp xác mà chúng nghiên cứu sống trong một thời gian dài bất ngờ bằng cách chuyển hóa cực kỳ chậm, mà các tác giả nghi ngờ có thể là một sự thích nghi để sống trong môi trường khắc nghiệt và khắc nghiệt này.
Tạo các hạt phóng xạ
Carbon-14 là carbon phóng xạ được tạo ra một cách tự nhiên khi các tia vũ trụ tương tác với nitơ trong khí quyển. Carbon-14 ít phong phú hơn nhiều so với carbon không phóng xạ, nhưng các nhà khoa học có thể phát hiện ra nó trong hầu hết các sinh vật sống và sử dụng nó để xác định tuổi của các mẫu khảo cổ và địa chất.
Các thử nghiệm vũ khí hạt nhân được thực hiện trong những năm 1950 và 1960 đã tăng gấp đôi lượng carbon-14 trong khí quyển khi neutron giải phóng từ bom phản ứng với nitơ trong không khí. Mức độ của “bom carbon” này đạt đến đỉnh điểm vào giữa những năm 1960 và sau đó giảm xuống khi các vụ thử hạt nhân trong khí quyển dừng lại. Vào những năm 1990, nồng độ carbon-14 trong khí quyển đã giảm xuống khoảng 20% so với mức trước khi thử nghiệm.
Carbon bom này nhanh chóng rơi ra khỏi bầu khí quyển và hòa vào bề mặt đại dương. Các sinh vật biển sống trong nhiều thập kỷ kể từ thời điểm này đã sử dụng carbon bom để tạo ra các phân tử trong tế bào của chúng và các nhà khoa học đã thấy nồng độ carbon-14 trong các sinh vật biển tăng lên ngay sau khi các vụ thử bom bắt đầu.
Cuộc sống dưới đáy biển
Những phần sâu nhất của đại dương là những chiến hào hadal, những lĩnh vực mà đáy đại dương là hơn 6 km (4 dặm) bên dưới bề mặt. Những khu vực này hình thành khi một mảng kiến tạo chìm bên dưới một mảng khác. Các sinh vật sống trong các rãnh này đã phải thích nghi với áp lực mạnh mẽ, cực lạnh và thiếu ánh sáng và chất dinh dưỡng.
Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu muốn sử dụng bom carbon như một chất đánh dấu vật liệu hữu cơ trong rãnh hào để hiểu rõ hơn về các sinh vật sống ở đó. Wang và các đồng nghiệp đã phân tích amphipods thu thập vào năm 2017 từ Mariana, Mussau, và New Britain Trenches trong vùng nhiệt đới tây Thái Bình Dương, như xa xuống như 11 km (7 dặm) bên dưới bề mặt. Amphipod là một loại động vật giáp xác nhỏ sống trong đại dương và kiếm thức ăn từ các sinh vật chết nhặt rác hoặc ăn mảnh vụn biển.
Đáng ngạc nhiên, các nhà nghiên cứu tìm thấy nồng độ carbon-14 trong các mô cơ của amphipods lớn hơn nhiều so với mức carbon-14 trong chất hữu cơ được tìm thấy trong nước biển sâu. Sau đó, họ đã phân tích hàm lượng ruột của amphipod và tìm thấy các mức đó khớp với mức carbon-14 ước tính từ các mẫu vật liệu hữu cơ được lấy từ bề mặt Thái Bình Dương. Điều này cho thấy các loài lưỡng cư đang chọn lọc ăn mảnh vụn từ bề mặt đại dương rơi xuống đáy đại dương.
Thích nghi với môi trường đại dương sâu thẳm
Những phát hiện mới cho phép các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về tuổi thọ của các sinh vật sống trong các rãnh hào và cách chúng thích nghi với môi trường độc đáo này.
Điều thú vị là, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy các loài lưỡng cư sống trong các rãnh này phát triển lớn hơn và sống lâu hơn so với các đối tác của chúng ở vùng nước nông hơn. Các loài lưỡng cư sống ở vùng nước nông thường sống dưới hai năm và phát triển đến chiều dài trung bình 20 mm (0,8 inch). Nhưng các nhà nghiên cứu đã tìm thấy các loài lưỡng cư trong các rãnh sâu hơn 10 năm tuổi và đã phát triển dài tới 91 mm (3,6 inch).
Các tác giả nghiên cứu nghi ngờ kích thước lớn và tuổi thọ dài của loài lưỡng cư có khả năng là sản phẩm phụ của quá trình tiến hóa của chúng để sống trong môi trường nhiệt độ thấp, áp suất cao và nguồn cung cấp thực phẩm hạn chế. Họ nghi ngờ các động vật có sự trao đổi chất chậm và tốc độ thay đổi tế bào thấp, cho phép chúng dự trữ năng lượng trong thời gian dài. Thời gian sống lâu cũng cho thấy các chất ô nhiễm có thể tích lũy sinh học ở những sinh vật bất thường này.
“Bên cạnh thực tế là vật chất chủ yếu đến từ bề mặt, tích lũy sinh học liên quan đến tuổi cũng làm tăng nồng độ chất ô nhiễm này, mang lại nhiều mối đe dọa hơn cho các hệ sinh thái xa xôi nhất này”, Wang nói.
Nghiên cứu mới cho thấy các rãnh đại dương sâu không bị cô lập với các hoạt động của con người, Rose Cory, phó giáo sư khoa học trái đất và môi trường tại Đại học Michigan, người không tham gia vào nghiên cứu mới, cho biết trong một email. Nghiên cứu cho thấy bằng cách sử dụng carbon “bom”, các nhà khoa học có thể phát hiện dấu vân tay của hoạt động của con người ở nơi sâu nhất, sâu nhất của đại dương, cô nói thêm.
Các tác giả cũng sử dụng carbon “bom” để chỉ ra rằng nguồn thức ăn chính của các sinh vật này là carbon được tạo ra trong đại dương bề mặt, chứ không phải là nguồn carbon địa phương lắng đọng từ các trầm tích gần đó, Cory nói. Nghiên cứu mới cũng cho thấy rằng các loài lưỡng cư ở các rãnh sâu đã thích nghi với điều kiện khắc nghiệt ở các rãnh sâu, bà nói thêm.
“Điều thực sự mới lạ ở đây không chỉ là carbon từ đại dương bề mặt có thể chạm tới đại dương sâu trong khoảng thời gian tương đối ngắn, mà là carbon ‘trẻ’ được tạo ra trong đại dương bề mặt đang tiếp nhiên liệu, hoặc duy trì sự sống ở những rãnh sâu nhất,” Cory nói.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Hiệp hội Địa vật lý Hoa Kỳ . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :