Buzz
Các vi sinh vật sống trong môi trường khắc nghiệt trải dài khắp Sa mạc Atacama ở Chile là minh chứng cho khả năng tồn tại của sự sống ban đầu trên bề mặt hành tinh của chúng ta.Một cuộc nghiên cứu ở vùng hoang dã
Năm 2017, một nhóm các nhà khoa học từ Đức đã đến Chile để tìm hiểu cách các sinh vật làm nên bề mặt Trái đất. Họ khám phá Pan de Azúcar, một công viên quốc gia ở Sa mạc Atacama, nơi mà cảnh quan khô cằn, đá và xương rồng tạo nên vẻ đẹp độc đáo.Ban đầu, mảng đen trên sa mạc không gây sự chú ý đặc biệt cho Burkhard Büdel, một nhà khoa học kỳ cựu. Nhưng Patrick Jung, một sinh viên mới tốt nghiệp, phát hiện ra điều kỳ diệu khi thấy sự sống trên những viên đá sáng màu.Patrick Jung không thể quên cảnh tượng đáng kinh ngạc khi nhận ra sự sống trên những viên đá tối màu ở Sa mạc Atacama. Đó là khám phá mang tính lịch sử cho việc nghiên cứu về sự sống trên Trái đất.Jung rút ra một thiết bị đo quang hợp từ ba lô của mình. Cảm biến huỳnh quang xanh của nó đã xác nhận rằng các hòn đá đang biến đổi carbon dioxide thành khí oxy. Cả đội, bao gồm cả Büdel, đều hồi hộp sau khi lặp lại thí nghiệm. Họ đắm chìm trong niềm vui khi nhìn thấy thảm vi khuẩn sống trong đá.
Bản đồ vị trí của công viên quốc gia Pan de Azúcar, nằm giữa hai vùng Antofagasta và Atacama của Chile. Ảnh: Merrill Sherman/Quanta Magazine; nguồn: USGS.tầng vỏ đá cứng
Nhà nghiên cứu Liesbeth van den Brink và nhân viên kiểm lâm công viên José Luis Gutiérrez Alvarado đang khám phá các vi sinh vật “vỏ đá cứng” sống trên đá cuội trên nền sa mạc. Kính lúp của Gutiérrez Alvarado phóng to mọi chi tiết.Bí mật của da hành tinh
Lái xe qua Pan de Azúcar cùng với Gutiérrez Alvarado như một cuộc hành trình qua thời gian địa chất. Từ những hang động núi lửa cổ xưa đến những dãy cát mịn được xói mòn từ thời xa xưa, và xa hơn nữa là những vách đá phủ đầy cỏ hoặc bụi xương rồng rải rác khắp.
Bản đồ vùng địa hình của Pan de Azúcar và khu vực xung quanh cho thấy công viên quốc gia này không chỉ là một vùng bằng phẳng mà còn là sự kết hợp giữa các ngọn đồi cao và những khối núi đá lớn. Ảnh: Google Maps.
Giữa những đỉnh đồi, một đám thạch anh kết hợp với các khoáng chất khác. Dưới chân nó là thế hệ mới, những tảng đá nhỏ hơn đã bị vỡ ra từ hàng triệu năm trước. Dưới chúng là một loạt các tảng đá nhỏ hơn, mỗi lần nhỏ đi một chút, thu nhỏ đến kích thước của hạt cát. Trên sa mạc, có những viên sỏi được gọi là “maicillo” hoặc “grit” trong tiếng Anh, nằm giữa các khe nứt, nơi vi khuẩn có thể tồn tại. Các loại cây nhỏ xen kẽ với những góc nhỏ trên các đá.
Trong cuộc thám hiểm năm 2017, Jung thu thập và làm khô các mẫu cát đá này trước khi mang chúng về Đức để nghiên cứu. Từ các mẫu ADN, anh đã phát hiện hàng trăm loài vi khuẩn, tảo và nấm trong lớp vỏ đá cứng này, bao gồm nhiều hình thái đa dạng. Trong khi đó, đồng nghiệp của anh đã chụp ảnh các viên đá mỏng, thể hiện cách các sợi nấm xâm nhập sâu vào đá, tạo thành mạng lưới phân nhánh.
Patrick Jung, một nhà nghiên cứu hiện làm việc tại Đại học Khoa học Ứng dụng tại Kaiserslautern, Đức, đã khám phá ra cộng đồng vi sinh vật sống trên lớp vỏ đá cứng tại Pan de Azúcar vào năm 2017. Ảnh: Quanta Magazine.
Ban đầu, lớp vỏ đá cứng trông giống như một ví dụ phổ biến về lớp vỏ sinh học, một cộng đồng vi sinh vật bao gồm vi khuẩn, nấm, tảo và sinh vật vi khuẩn khác phủ lên bề mặt đất trong các lớp dày đặc. Khoảng 12% diện tích đất trên Trái Đất được bao phủ bởi các lớp vỏ sinh học, được mô tả là “lớp da sống” của hành tinh.kem queTuy nhiên, cộng đồng vi sinh vật tại Pan de Azúcar không chỉ đơn giản là bất kỳ lớp vỏ sinh học nào cũcó mối liên kết sâu sắc với nền đásự giao thoa giữa tính phi sinh học và đặc tính sinh học
Trong công viên, có nhiều loài xương rồng khác nhau được thúc đẩy bởi sự phủ sương mà chúng thường xuyên nhận từ bờ biển. Mặc dù khí hậu khô cằn nhưng với sự gần gũi với biển, nơi này vẫn sở hữu cách thức cung cấp nước độc đáo của mình. Ảnh: Zack Savitsky, Quanta Magazine.Thưởng thức sương mù
Pan de Azúcar hoang vu, nhưng không hề tịch mịch. Nằm gần Thái Bình Dương, công viên có khí hậu ôn hòa hơn nhiều so với vùng cao nguyên khô cằn trên Atacama. Mặc dù nhận được lượng mưa hàng năm chỉ 12 mm, nhưng mức độ chiếu sáng mặt trời thường xuyên cao đến đáng kinh ngạc. Trên đường đến xe bán đồ ăn duy nhất của công viên, nơi Gutiérrez Alvarado, van den Brink và tôi (tác giả Savitsky) có thể dừng lại để thưởng thức một món hải sản địa phương có tên empanada, chúng tôi đi một vòng quanh. Gutiérrez Alvarado dừng lại để kiểm tra thiết bị theo dõi thời tiết của mình, được bọc bên ngoài bằng dây thép gai và cột chặt vào đất sa mạc bằng đá. Bên cạnh đó, anh chỉ ra một khu vực trống trên mặt đất gần bằng con bò, nơi mà một con guanaco, họ hàng hoang dã của lạc đà không bướu, gần đây đã tắm mình trong cát. Gutiérrez Alvarado và các nhân viên kiểm lâm khác gần đây đã đếm được 83 con guanacos đang sinh sống trong công viên.
Một con guanaco trong công viên Pan de Azúcar. Số lượng của chúng trước đây lên đến hơn 500 nhưng hiện đang giảm dần xuống dưới 100 con. Ảnh: Flickr. sương mù biển
Các vùng màu trắng trên đại dương tương ứng với loại mây tầng. Những đám mây này xuất hiện gần như suốt năm và tạo ra hiện tượng thời tiết camanchaca. Khu vực chịu ảnh hưởng sương mù nặng chỉ nằm dọc theo bờ biển phía bắc Chile và một phần nhỏ của Peru, với công viên Pan de Azúcar nằm ngay trung điểm của dải đất này. Lý do mà chúng chỉ phân bố ven biển là vì dãy Andes sâu trong đất liền đã ngăn chặn dòng sương mù tiến xa hơn, vì vậy hai bên sườn núi thuộc Chile, Bolivia và Argentina thực sự là các miền khí hậu rất khác nhau. Ảnh: Meteored.
Con người trong công viên cũng không khác. Trên một sườn núi nhìn ra bờ biển, có bốn tấm lưới kích thước bằng cửa nhà để xe, mà Gutiérrez Alvarado và các nhân viên kiểm lâm khác đã dựng lên để làm những bộ thu sương mù. Lượng nước ngưng tụ trên chúng mỗi ngày đủ để cung cấp cho… bồn rửa tại một trong số ít nhà vệ sinh của công viên. Giải pháp khác (nếu có) chỉ có thể là chở nước từ bên ngoài vào công viên hoặc chưng cất từ nước biển, vốn khá tốn kém. Sương mù dày đặc đến mức từng suýt khiến Gutiérrez Alvarado lái xe lao thẳng từ một vách đá xuống biển; đến khi chỉ có một dấu hiệu nhỏ trên mặt đất nhắc anh rẽ trái vào giây phút cuối cùng.
Một loạt các tấm lưới “bắt” màn sương mù sa mạc dày đặc được mệnh danh là camanchaca. Dòng chảy từ các tấm lưới cung cấp nước cho bồn rửa công cộng. Bên dưới tấm lưới là các ống dẫn nước. Ảnh: Zack Savitsky.
Mặc dù lượng nước lớn nhưng không dành cho sinh vật sống trên vỏ đá cứng. Trong suốt ngày, đá trở nên rất nóng, tạo ra một ranh giới không khí nóng không cho vi khuẩn hấp thụ độ ẩm. Các vi sinh vật chờ đợi nóng nhưng không hoạt động khi không khí khô. Ban đêm, không có ánh sáng mặt trời để quang hợp. Vì thế, các vi khuẩn chỉ có vài giờ sau khi mặt trời mọc để 'uống' nước đã ngưng tụ dưới dạng sương mù hoặc sương sớm.
Cơ chế giải thích sự khô hạn của Atacama: Đầu tiên, sa mạc nằm ở phía bên trái của dãy Andes và gió thịnh hành mang theo không khí ẩm buộc phải bay lên cao. Hơi ẩm ngưng tụ và rơi xuống phía của dãy Andes đối diện với Atacama. Điều này thường được gọi là bóng mưa. Thứ hai là áp suất không khí cao. Về cơ bản, không khí đi xuống ấm lên, nghĩa là bất kỳ hơi ẩm nào bên trong đều chuyển thành hơi nước (khí, không phải chất lỏng) trái ngược với mưa. Cuối cùng là dòng hải lưu Humboldt lạnh giá từ nam Thái Bình Dương. Bất kỳ cơn gió nào trên đất liền đều bị làm lạnh nên chúng không thể hút hơi ẩm từ đại dương. Khi cộng dồn lại, hiệu ứng của ba điểm nói trên tạo ra nơi khô hạn nhất trên trái đất. Ảnh: SME.
Jung và đồng nghiệp đã đo lượng nước cần thiết cho vi khuẩn bắt đầu quang hợp. Lượng nước lý tưởng là 0.25 milimét nước (thang đo áp suất với 1 mmH₂0 ≈ 9.8 pascal) — thấp hơn mức nhu cầu của bất kỳ lớp vỏ sinh học nào khác đã biết. Nhưng khi ẩm, vi khuẩn bắt đầu quang hợp nhanh hơn bất kỳ cộng đồng nào mà các nhà nghiên cứu từng ghi nhận.
Belnap nói: “Có một cách để những sinh vật này sống lâu và phát triển mạnh mẽ bất kể thực tế là chúng sống trong một khu vực cực kỳ khô hạn.' Sự sáng tạo này đã mở ra những cơ hội mới rộng lớn cho lớp vỏ sinh học để chiếm đất đai ngoài những gì mà các nhà khoa học đã tưởng. Mặc dù cho đến nay, chỉ có ở Pan de Azúcar mới phát hiện lớp vỏ đá cứng, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng nó có thể xuất hiện ở những vùng khác của Atacama và thậm chí là ở các sa mạc ở miền nam châu Phi như hoang mạc Namib (Namibia).
Ảnh bên trái: Màn sương mù đặc trưng vào buổi sáng của Sa mạc Namib, phủ lên cồn cát của biển cát miền trung Namib, được UNESCO công nhận là Di sản Thế giới. Ảnh bên phải: Bản đồ miêu tả phạm vi địa lý của Sa mạc Namib. Ở Namibia, lằn ranh sương mù chạy dọc theo biên giới phía đông của khu vực, với khoảng 25 ngày sương mù mỗi năm. Sương mù ít xuất hiện hơn ở phía đông của ranh giới này. Hình dạng của đường sương mù này ở Nam Phi và Angola chỉ là một ước lượng. “Môi trường sống trên cát” đề cập đến những vùng có lớp cát dày đủ để tạo ra cồn cát thường xuyên. Dải đất này gần như là một bản sao của địa hình và khí hậu camanchaca ở Chile. Nguồn: ESA Journals.
Jung cho biết: “Lớp vỏ đá cứng đang tạo ra một ngưỡng mới cho các điều kiện có thể tồn tại sự sống.'
Tuy nhiên, giống như cách sa mạc đã tạo điều kiện cho vi khuẩn, vi khuẩn lại tạo hình dạng sa mạc theo cách rõ ràng. Khi tất cả các sinh vật chiếm đóng những viên đá nhỏ, lớp vỏ đá cứng được làm ẩm và tế bào bổ sung nước, thể tích của mỗi viên đá tăng khoảng 25%. Khi sương mù sa mạc tràn vào và tan đi, những viên đá tăng kích thước và co lại. Quá trình này, kèm theo axit do vi khuẩn tiết ra trong quá trình quang hợp, tạo ra hiện tượng “phong hóa sinh học” - làm tan chảy đá thành sỏi và từ sỏi thành cát.
Bà Van den Brink chỉ ra cây địa y xương rồng, cây giữ lại những giọt nước sương mù mà động vật hoang dã của công viên sử dụng. Ảnh: Zack Savitsky.
Mặc dù tất cả các lớp vỏ sinh học đều góp phần vào quá trình phong hóa, nhưng lớp vỏ đá cứng có hạt lớn hơn, phù hợp hơn với quá trình này. Quá trình này thể hiện sự tiềm năng to lớn của vi khuẩn trong việc tác động lên môi trường xung quanh. Một lớp da vi sinh vật có khả năng liên kết các hạt đá lại với nhau, phá vỡ chúng thành đất và cung cấp chất dinh dưỡng cần thiết cho đất. Thực tế, lớp vỏ có thể chuyển đổi sa mạc thành đất.
Sức mạnh của vi khuẩn được thể hiện rõ sau một trận lũ quét năm 2015. Hai năm trước khi Jung đến Pan de Azúcar, một trận lũ quét hiếm gặp đã tàn phá khu vực này. Chỉ trong hai ngày, lượng mưa tại đây đã vượt qua nhiều năm tích lũy. Lũ lụt đã gây ra ít nhất 31 người thiệt mạng ở các thị trấn xung quanh.
Cư dân dọn dẹp sau lũ lụt tại thị trấn Chañaral, nằm phía nam công viên Pan de Azúcar ngày 8/4/2015. Ảnh: Climate.
Tuy nhiên, trong sa mạc này, sự sống lại bùng nổ. Trong những tháng tiếp theo, đất trở nên mềm mại và chứa chất dinh dưỡng, tạo điều kiện cho một biểu diễn tuyệt vời của hoa dại - hiện tượng “desierto florido” (sa mạc nở hoa). Cách thức mà thực vật phát triển mạnh mẽ sau một thời kỳ im lặng kéo dài hàng thập kỷ đã khiến các nhà khoa học đặt ra nhiều câu hỏi. Nhưng một lần nữa, lớp vỏ có thể giải đáp cho điều này.
Fernando D. Alfaro, một nhà sinh thái học vi sinh vật tại Đại học Major ở Chile, nghiên cứu về cách lớp vỏ sinh học ở Atacama thay đổi đất của sa mạc. Ảnh: Daniela Rivera.
Fernando D. Alfaro, một nhà sinh thái học vi sinh vật tại Đại học Major ở Chile, kiểm tra giả thuyết này bằng cách tạo ra những cơn lũ nhỏ trên sa mạc, mô phỏng trận lũ năm 2015. Ông đổ hàng lít nước đóng chai lên những vùng đất sa mạc rộng một mét vuông. Các khu vực này được phủ bởi lớp vỏ sinh học giữ nước lâu hơn và một số đã mọc cây chỉ trong vài tuần.
Alfaro cho biết: “Trong nhiều năm qua, [lớp vỏ sinh học] đã chuẩn bị hệ thống và chất nền để phản ứng nhanh chóng với lượng mưa này. Những biểu hiện nở hoa phụ thuộc vào các cộng đồng vi khuẩn nhỏ này.”
Jung cũng chứng kiến khả năng phục hồi đầy kỳ diệu của vi khuẩn. Tại 11 vị trí xung quanh Pan de Azúcar, anh quan sát các vùng đất đen và trắng liền kề nhau, đo lường hoạt động sinh học của chúng. Sau đó, anh thu thập lớp sạn trên cùng, tiến hành khử trùng trong nồi áp suất (tiêu diệt hệ vi sinh vật) và đặt trở lại mặt đất. Trong vòng một năm, các khu vực trước đây màu đen (trước khi tiêu diệt) đã trở lại tối màu khi vi khuẩn tái chiếm các ô vô trùng - nhanh hơn nhiều so với tốc độ thông thường của địa y và các vi khuẩn khác trong lớp vỏ sinh học. Dữ liệu viễn thám thu thập trong thập kỷ qua chỉ ra rằng 89% diện tích của công viên đã bị phủ bởi khuôn mẫu bàn cờ đen-trắng. Trong những khu vực bị xâm lấn, khoảng một phần tư khuôn mẫu đen-và-trắng đã thay đổi trong vòng tám năm qua — một sự phản ứng nhanh chóng đáng kinh ngạc đối với những vi khuẩn thường chậm chạp.
Khuôn mẫu bàn cờ bao gồm các “đế quốc” do vi khuẩn chiếm lĩnh ở Pan de Azucar. Ảnh: Clipart.Những người chinh phục nhỏ bé trên đất liền
Lớp vỏ đá cứng đóng một vai trò quan trọng trong hệ sinh thái địa phương, nhưng sức hấp dẫn về mặt khoa học của nó không chỉ dừng lại ở đó. Cổ xưa, ổn định và phi thường, môi trường này cũng thu hút sự chú ý của các nhà sinh vật học vũ trụ. Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã sử dụng những phân khu của Sa mạc Atacama làm địa điểm tương tự trên mặt đất để mô phỏng Sao Hỏa. Bức xạ cực đoan, lượng mưa không thường xuyên, cảnh quan cằn cỗi và sự dao động nhiệt độ đến điên cuồng đã khiến sa mạc này trở nên một thế giới khác quá sức rõ rệt. (Tuy nhiên, Gutiérrez Alvarado khẳng định rằng điều xa lạ nhất ở Pan de Azúcar là những người kiểm lâm bằng hữu của anh - “chắc chắn họ là người sao Hỏa,” anh nói và nở một nụ cười.) Các nhà nghiên cứu đang sử dụng lớp vỏ sinh học tại Atacama để xây dựng một thư viện các dấu hiệu hóa học có thể hướng dẫn việc tìm kiếm sự sống của vi sinh vật trên Sao Hỏa. Nhưng các sinh vật trong lớp vỏ sinh học cũng mở ra cánh cửa dẫn đến sự sống trên một hành tinh ít xa lạ hơn một chút: Trái đất thuở sơ khai.Bằng chứng hóa thạch cho thấy vi khuẩn sống gần các miệng phun thủy nhiệt dưới biển sâu khoảng 3.5 tỷ năm trước. Tuy nhiên, câu hỏi khi nào và bằng cách nào sự sống chinh phục đất liền thì ít rõ ràng hơn. Địa hình trên các lục địa cứng hơn, sắc nét gồ ghề hơn và nguy hiểm hơn nhiều so với ngày nay.Ariel Anbar, nhà địa hóa học tại Đại học bang Arizona, cho biết: “Bạn sẽ không có đất phát triển tốt như bây giờ. Những loài thực vật nào phụ thuộc vào việc đã có nhiều thế hệ thực vật trước đó để tạo ra một môi trường sống thân thiện - chúng sẽ gặp khó khăn.”
Những viên sỏi chứa đầy vi khuẩn sống trên vỏ đá cứng tạo thành một lớp màu đen loang lổ bao phủ phần lớn mặt đất ở Pan de Azúcar y như bàn cờ, các khoảnh đất màu sáng thì khô như cát sa mạc và ít vi sinh vật hơn nhiều. Ảnh: Zack Savitsky.Một số nhà nghiên cứu cho rằng trước khi thực vật xuất hiện, lớp vỏ vi khuẩn có thể đã giúp chuẩn bị đất tơi bằng cách biến đá trơ trụi thành đất được chăm bón. Một lớp vỏ sinh học thích nghi tốt với các điều kiện khắc nghiệt có thể giữ một chất nền thích hợp chứa chất dinh dưỡng và thường xuyên được làm ẩm bằng sương mù. Bằng cách dần dần phong hóa đá và ổn định trầm tích dưới dạng đất, nó có thể biến đổi môi trường theo hướng thúc đẩy sự phát triển của các sinh vật bậc cao.Alfaro cho biết: “Lớp vỏ sinh học này của Pan de Azúcar đại diện cho kịch bản này. Nó giống như một cộng đồng nguyên thủy nhằm tăng cường sự phát triển của đất và tạo nên những cộng đồng hay quần xã phức tạp hơn.”Các vi khuẩn trong lớp vỏ đá cứng ở Atacama ngày nay không phải là bản sao hoàn hảo của những vi khuẩn có thể đã chuẩn bị cho Trái đất thuở sơ khai. Một cộng đồng cổ xưa như vậy có khả năng đã được điều chỉnh để phù hợp với môi trường thiếu oxy và không có địa y, mà được cho là chỉ tiến hóa trong 250 triệu năm qua. Nhưng các nhà nghiên cứu đồng ý rằng các cộng đồng vỏ đá cứng hiện đại vẫn có thể đóng vai trò tương tự có giá trị cho những gì đã xảy ra trước đây.Ý tưởng rằng vi khuẩn có thể đã đóng vai trò quan trọng trong việc tạo điều kiện cho sự sống trên Trái Đất ở giai đoạn đầu không phải là một khái niệm mới. Vào những năm 1980, các nhà khoa học môi trường David Schwartzman từ Đại học Howard và Tyler Volk từ Đại học New York đã đề xuất rằng sự phong hóa sinh học do sự sống ban đầu trên cạn có thể đã giúp khí quyển tách ra đủ lượng carbon dioxide để làm mát bề mặt Trái Đất, tạo điều kiện cho sự sống tiếp theo. Schwartzman lý giải: “Chúng tôi có bằng chứng về sự phong hóa mạnh mẽ trong thời kỳ Archean. Có thể lớp vỏ sinh học đã đóng một phần vai trò trong quá trình đó.”
Thế giới trong thời kỳ Archean, một giai đoạn trong quá trình phát triển của Trái Đất, trước kỷ Tiền Cambri và sau kỷ Hỏa thành. Nhưng không cần phải chỉ đơn thuần dựa vào giả thuyết. Trong vài thập kỷ qua, đã có những bằng chứng gián tiếp cho sự tồn tại của các cộng đồng vi sinh vật trên đất liền trong thời kỳ Archean. Gregory Retallack, một giáo sư danh dự tại Đại học Oregon, tin rằng ông đã tìm thấy bằng chứng về các cộng đồng giống như lớp vỏ sinh học trong các lớp đất hóa thạch từ 3.7 tỷ năm trước đây — điều này đặt ra thách thức cho giả thuyết phổ biến rằng sự sống bắt nguồn từ môi trường biển. Ông nói: “Bằng chứng từ các lớp đất hóa thạch khẳng định rằng có sự đa dạng vật chất đất liền, thậm chí từ rất sớm. Bạn có thể nhìn thấy những lớp vỏ vi khuẩn này ngay cả với mắt thường.”Một nhóm nghiên cứu do Christophe Thomazo, một nhà sinh học địa chất từ Đại học Burgundy, dẫn đầu, đã phát hiện ra bằng chứng cho thấy một số lớp vỏ sinh học hiện đại có thể đã tồn tại trong khí quyển của Trái Đất sơ khai vào thời kỳ Archean: Các vi khuẩn trong những lớp vỏ này có thể đã gắn chặt nitơ dạng khí để tạo thành amoni (-NH₄) và nitrat một cách hiệu quả, cung cấp dinh dưỡng cho các hệ sinh thái mới nổi lên. Những nhà nghiên cứu cũng nhận thấy rằng một số hàm lượng carbon và nitơ đồng vị trong một số lớp vỏ sinh học sa mạc tương tự như hàm lượng trong đá từ thời kỳ Archean.“Có những dấu hiệu trong những lớp vỏ sinh học này phù hợp với chất hữu cơ trong thời kỳ Archean,” Thomazo nói. Ông “rất chắc chắn” rằng cư dân đầu tiên trên cạn của hành tinh có mối liên hệ gì đó với những lớp vỏ sinh học hiện đại.Nhẹ nhàng nhưng mạnh mẽ
Trên đường rời công viên, Gutiérrez Alvarado dừng lại, bước ra ngoài và quay đầu xe. Dấu vết của bánh xe ô tô anh đã cắt sâu qua lớp vỏ đá cứng dày, để lại sau mình một chuỗi 'xác' vi khuẩn. Lớp vỏ này có khả năng tái tạo, nhưng không phải không thể bị phá hủy, và thậm chí dấu chân của con người cũng có thể làm sạch nó. Điều này làm cho Dịch vụ Công viên Quốc gia (NPS), cơ quan quản lý các vườn quốc gia của Hoa Kỳ, treo các biển báo 'Đừng làm hỏng lớp vỏ [sinh học]' khắp miền Tây Hoa Kỳ, khuyến khích người đi bộ du lịch dài ngày đi theo các đường đi để bảo vệ sự 'thở' của đất.
Gutiérrez Alvarado quay lại chiếc xe trong sương mù. Lớp vỏ sinh học của sa mạc rất nhạy cảm với việc bị xe cộ và người đi bộ du lịch dài ngày đạp lên. Ảnh: Zack Savitsky.Gutiérrez Alvarado đánh giá cao sự mở rộng của lớp vỏ đá cứng. Anh nói, với tư cách là một kiểm lâm viên, trách nhiệm của anh là bảo vệ cảnh quan của công viên và tất cả các sinh vật sống trong đó khỏi sự thiếu thận trọng của du khách và các hoạt động khai thác xâm phạm. Trong một nghiên cứu được công bố vào tháng 4 với sự đồng tác giả của Jung và van den Brink, ông đã thúc đẩy ban quản lý công viên quốc gia Chile xem xét việc bảo vệ lớp vỏ sinh học trong kế hoạch bảo tồn thiên nhiên của họ.“Chúng tôi cần phải làm rõ lý do tại sao chúng tôi phải đóng cửa một số con đường hoặc đường mòn để không ai có thể tiếp cận,” Gutiérrez Alvarado nói. “Chúng tôi không áp đặt quy định, vì vậy nghiên cứu là biện pháp phòng ngừa của chúng tôi.”Nhưng lớp vỏ sinh học đang đối mặt với mối đe dọa nghiêm trọng hơn cả dấu vết của con người: biến đổi khí hậu.Vào năm 2018, Belnap, Büdel và các đồng nghiệp đã công bố một nghiên cứu ước tính về cách các lớp vỏ sinh học trên khắp thế giới sẽ đối mặt thế nào với biến đổi khí hậu và hoạt động thâm canh. Các mô hình của họ dự đoán rằng đến cuối thế kỷ này, phủ sóng toàn cầu của lớp vỏ sinh học có thể giảm từ 25% trở lên. Sự suy giảm đó có thể làm cho đất trở nên yếu đuối hơn và khiến bụi mù lắng xuống tuyết, giữ lại nhiều nhiệt độ và làm nặng thêm vấn đề biến đổi khí hậu trên hành tinh. “Sau đó, chúng ta sẽ bắt đầu thấy sự tương đồng với hành tinh Sao Hỏa,” van den Brink nói.Tuy nhiên, trong mô hình này, lớp vỏ sinh học ở Atacama nổi bật hơn. Theo các dự đoán về khí hậu, khi hầu hết các lớp vỏ khác biến mất, thì cát sạn dường như phát triển mạnh mẽ hơn.Khi mặt trời lặn, tôi, Gutiérrez Alvarado, và van den Brink leo lên một đồi cát để nhìn ra những dãy đồi xa xôi đang bị sương mù phủ kín. Từ đỉnh đồi, tôi có thể nhìn thấy rõ phạm vi của vùng cát sạn và sự tranh đấu không ngừng của nó để giành lãnh thổ. Tôi không khỏi suy nghĩ rằng suốt thời gian qua, những tảng đá có thể đã giữ một bí mật: rằng nếu như những vi khuẩn như thế này là những sinh vật đầu tiên xuất hiện, thì chúng cũng có thể là những sinh vật cuối cùng ra đi.Theo bài viết của Zack Savitsky trên Quanta Magazine và trên trang web Edubaba.
