Buzz
Một khám phá đáng kinh ngạc từ loài thực vật cổ xưa đang thay đổi cách con người nhìn nhận về khí hậu trong quá khứ, khi nước trong cây mang dấu hiệu hóa học giống như từ thiên thạch ngoài vũ trụ.
Một nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí PNAS khiến giới khoa học phải sửng sốt khi tiết lộ khả năng đặc biệt của một loài thực vật tưởng chừng rất bình thường. Theo nhóm nghiên cứu từ Đại học New Mexico, loài cỏ đuôi ngựa trơn, có lịch sử tiến hóa kéo dài khoảng 400 triệu năm, có khả năng “chưng cất” nước trong cơ thể tới mức cực đoan, tạo ra dấu hiệu hóa học hiếm thấy mà trước đây chỉ được phát hiện ở thiên thạch.
Công trình nghiên cứu do giáo sư Zachary Sharp thuộc khoa khoa học Trái Đất và hành tinh dẫn dắt, tập trung vào loài Equisetum laevigatum, đại diện của nhóm thực vật cổ xưa đã tồn tại từ kỷ Devon. Mặc dù có vẻ ngoài đơn giản với thân cây rỗng và cấu trúc phân đoạn, loài cây này lại sở hữu cơ chế sinh học đặc biệt mà các nhà khoa học cho rằng là một “kỳ quan kỹ thuật” mà con người khó có thể tái tạo trong phòng thí nghiệm.
Theo mô tả của nhóm nghiên cứu, thân cây cỏ đuôi ngựa cấu tạo giống một hình trụ cao khoảng một mét, với hàng triệu lỗ khí nhỏ đều đặn dọc theo chiều dài. Chính hệ thống khí khổng này đóng vai trò quan trọng trong quá trình thoát hơi nước, khiến nước di chuyển liên tục từ rễ lên ngọn bị bốc hơi.
Điều thú vị là cơ chế phân tách đồng vị diễn ra trong quá trình này. Trong tự nhiên, hầu hết các nguyên tử oxy trong nước có cấu trúc nhẹ với tám neutron, trong khi một tỷ lệ nhỏ hơn là các đồng vị nặng hơn. Khi nước bốc hơi qua các khí khổng, các phân tử nhẹ sẽ bay hơi trước, làm cho phần nước còn lại trở nên giàu đồng vị nặng.
Do quá trình này diễn ra liên tục dọc theo thân cây, khi nước lên tới ngọn, gần như toàn bộ oxy nhẹ đã biến mất. Kết quả là ở ngọn cây hình thành một “hồ chứa” nhỏ với nồng độ đồng vị oxy nặng cao bất thường, đạt mức mà theo lời giáo sư Sharp, nếu chỉ dựa vào dữ liệu, nhiều nhà khoa học sẽ tin rằng mẫu vật này có nguồn gốc từ ngoài Trái Đất.
Phát hiện này không chỉ gây ấn tượng bởi sự kỳ lạ mà còn giúp giải đáp một bí ẩn đã tồn tại lâu nay trong giới khoa học. Trước đây, khi nghiên cứu các loài thực vật và động vật sống trong môi trường sa mạc, các nhà khoa học thường gặp phải dữ liệu đồng vị oxy không phù hợp với các mô hình lý thuyết. Những con số này trước đó được coi là bất thường và khó giải thích.
Tuy nhiên, thông qua việc đo đạc chi tiết từ rễ đến ngọn của cây cỏ đuôi ngựa mọc dọc sông Rio Grande, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng các giá trị đồng vị cực đoan hoàn toàn có thể xuất hiện trong điều kiện tự nhiên. Từ đó, họ đã điều chỉnh lại các hằng số toán học mô tả hành vi của đồng vị trong quá trình bay hơi, giúp các mô hình trở nên chính xác hơn khi áp dụng cho môi trường khô nóng.
Không chỉ dừng lại ở việc giải thích hiện tượng hiện đại, phát hiện này còn mở ra một hướng nghiên cứu mới trong việc tìm hiểu khí hậu cổ đại. Theo nhóm nghiên cứu, tổ tiên của loài cỏ đuôi ngựa hiện nay từng phát triển thành những cây khổng lồ cao tới 30 mét. Trong quá trình sinh trưởng, chúng đã tạo ra những cấu trúc silica rắn gọi là phytolith bên trong mô thực vật.
Những phytolith này có khả năng “đóng băng” dấu vết đồng vị của nước tại thời điểm hình thành. Nhờ vào tính bền vững của silica, chúng có thể tồn tại qua hàng triệu năm trong các lớp trầm tích, trở thành những “viên nang thời gian” ghi lại các điều kiện môi trường trong quá khứ.
Vì tỷ lệ đồng vị oxy trong cây phụ thuộc trực tiếp vào tốc độ bay hơi, mà yếu tố này lại chịu sự chi phối của độ ẩm không khí, các phytolith hóa thạch có thể cung cấp thông tin chính xác về mức độ khô ẩm của môi trường cổ đại. Theo giáo sư Sharp, đây là một công cụ đầy tiềm năng, có thể hoạt động như một “máy đo độ ẩm cổ đại”.
Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng thận trọng khi nhấn mạnh rằng dữ liệu từ phytolith phản ánh giá trị trung bình trong một khoảng thời gian nhất định, chứ không phải một thời điểm cụ thể. Dù vậy, với mô hình đồng vị đã được hiệu chỉnh, độ chính xác của phương pháp này vẫn được đánh giá là rất cao.
Phát hiện từ một loài thực vật tưởng chừng như bình thường đã mở ra cánh cửa mới để con người hiểu rõ hơn về quá khứ xa xôi của Trái Đất. Từ việc giải mã những dữ liệu từng gây bối rối trong sinh thái học sa mạc cho đến khả năng tái dựng khí hậu từ thời kỳ khủng long, nghiên cứu này cho thấy tự nhiên vẫn còn ẩn chứa nhiều cơ chế phức tạp mà khoa học hiện đại chỉ mới bắt đầu chạm tới.
Khi biến đổi khí hậu trở thành vấn đề cấp bách toàn cầu, các công cụ giúp tái dựng chính xác điều kiện môi trường trong quá khứ sẽ đóng vai trò then chốt trong việc dự đoán tương lai. Và trong trường hợp này, một loài cây cổ đại đã âm thầm tồn tại qua hàng trăm triệu năm, bất ngờ trở thành chìa khóa giải mã một trong những bài toán hóc búa nhất của khoa học hiện đại.
