Chính sự nâng lên của lục địa Nam Cực trong hàng chục triệu năm đã tạo điều kiện để băng hình thành và tồn tại lâu dài - Ảnh: Cục Khảo sát địa chất Hoa Kỳ
Nghiên cứu do Đại học Southampton (Anh) dẫn đầu, công bố trên tạp chí Science, đã tái hiện hơn 100 triệu năm tiến hóa địa chất của Nam Cực bằng mô hình máy tính.
Nam Cực không phải lúc nào cũng là vùng đất băng giá
Ngày nay, Nam Cực là lục địa lạnh nhất hành tinh, với lớp băng dày hàng kilômet phủ gần như toàn bộ bề mặt. Tuy nhiên khoảng 50 triệu năm trước, Trái đất ấm hơn hiện nay khoảng 5°C, nồng độ CO₂ trong khí quyển cũng cao hơn đáng kể và Nam Cực chưa bị bao phủ bởi băng.
Điều khiến các nhà khoa học băn khoăn suốt nhiều năm là: vì sao Nam Cực bắt đầu đóng băng từ khoảng 34 triệu năm trước, trong khi Bắc Cực phải chờ thêm gần 30 triệu năm mới xuất hiện các chỏm băng lớn?
Câu trả lời nằm dưới lòng đất. Theo nhóm nghiên cứu, lời giải không chỉ nằm ở khí hậu mà còn ở các quá trình diễn ra sâu trong lớp phủ Trái đất.
Khoảng 180 triệu năm trước, khi siêu lục địa Gondwana bắt đầu tách ra, sự dịch chuyển của các mảng kiến tạo đã làm thay đổi dòng vật chất nóng trong lớp phủ.
Quá trình này diễn ra rất chậm nhưng liên tục trong hàng chục triệu năm, khiến phần lớn Đông Nam Cực được nâng lên, hình thành các cao nguyên rộng lớn và những dãy núi cao, trong đó có dãy Gamburtsev hiện nằm sâu dưới lớp băng dày.
Các nhà khoa học cho biết khi địa hình vượt quá khoảng 2km so với mực nước biển, nhiệt độ giảm đủ để tuyết không còn tan hết vào mùa hè. Theo nguyên lý khí tượng, nhiệt độ không khí giảm trung bình khoảng 1°C mỗi 100 mét độ cao tăng thêm.
Điều này đồng nghĩa chỉ cần địa hình cao thêm vài trăm mét cũng có thể tạo ra khác biệt lớn về khả năng tồn tại của tuyết.
Ban đầu, tuyết tích tụ trên các đỉnh núi cao. Qua hàng nghìn năm, lớp tuyết nén thành băng, các sông băng mở rộng rồi hợp nhất, cuối cùng hình thành nên Tấm băng Đông Nam Cực, khối băng lớn nhất Trái đất ngày nay.
Vì sao Bắc Cực không đóng băng cùng lúc?
Theo nhóm nghiên cứu, mặc dù nồng độ CO₂ toàn cầu giảm trong giai đoạn đó, Bắc Cực lại không có những vùng đất rộng lớn ở độ cao tương tự Nam Cực.
Do địa hình thấp hơn, tuyết mùa đông vẫn tan vào mùa hè nên không thể tích tụ thành các chỏm băng khổng lồ. Đó là lý do Bắc Cực chỉ bắt đầu hình thành các lớp băng lớn khoảng 5 triệu năm trước, muộn hơn Nam Cực gần 30 triệu năm.
Nghiên cứu cũng cho thấy sau khi lớp băng đầu tiên hình thành, quá trình này tiếp tục được tăng cường nhờ các phản hồi khí hậu. Bề mặt băng màu trắng phản xạ phần lớn ánh sáng Mặt trời trở lại không gian, giúp nhiệt độ giảm thêm. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng phản xạ băng (ice-albedo feedback).
Không khí lạnh hơn cũng chứa ít hơi nước hơn. Vì hơi nước là một khí nhà kính tự nhiên, lượng hơi nước giảm khiến Trái đất giữ nhiệt kém hơn và tiếp tục lạnh đi. Chính chuỗi phản hồi này đã giúp lớp băng mở rộng từ các vùng núi ra khắp lục địa Nam Cực.
Theo giáo sư Thomas Gernon, tác giả chính của nghiên cứu, phát hiện mới cho thấy các kỷ băng hà không chỉ phụ thuộc vào khí hậu hay nồng độ CO₂ trong khí quyển. Những biến đổi địa chất diễn ra sâu bên trong Trái đất có thể chuẩn bị điều kiện cho sự hình thành băng từ hàng chục triệu năm trước, qua đó quyết định thời điểm và vị trí xảy ra các biến đổi khí hậu quy mô hành tinh.
Các nhà nghiên cứu cho rằng hiểu rõ cơ chế này sẽ giúp giới khoa học tái dựng chính xác hơn lịch sử khí hậu Trái đất, đồng thời cải thiện các mô hình dự báo về sự ổn định của các tảng băng trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay.
