Đại dương ghi nhớ qua các đồng vị: Greenland đang viết lại "mã Neodymium" của vùng Bắc Đại Tây Dương

Tại khu vực Bắc Đại Tây Dương, các nhà khoa học từ lâu đã ghi nhận những giai đoạn xuất hiện hàm lượng Neodymium (Nd) mang tính chất "phi phóng xạ" một cách bất thường trong các pha trầm tích dưới đáy biển và các pha tự sinh. Những hiện tượng này thường được giới nghiên cứu giải thích là dấu ấn của các sự kiện băng hà quy mô lớn hoặc sự thay đổi trong hệ thống lưu thông nước sâu toàn cầu. Tuy nhiên, một công trình nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng chìa khóa để giải mã bí ẩn này thực chất nằm trên đất liền, cụ thể là tại những cảnh quan đang trải qua quá trình tan băng nhanh chóng ở phía Tây Nam của Greenland.

Để hiểu rõ hơn về cơ chế này, các chuyên gia đã tiến hành so sánh tỉ mỉ thành phần đồng vị Nd trong nước sông và trong các lớp trầm tích đáy tại các lưu vực sông có thời gian lộ thiên khác nhau sau khi lớp băng rút đi. Kết quả cho thấy một bức tranh biến động đầy tính động lực học: thời gian mà bề mặt đất tiếp xúc với môi trường sau kỷ băng hà đóng vai trò quyết định đến đặc tính hóa học của dòng chảy đổ ra đại dương.

Nghiên cứu chỉ ra rằng tại những lưu vực mới được lộ ra sau khi băng tan, lượng Nd hòa tan trong nước có giá trị thấp hơn khoảng 8 đơn vị εNd so với các lớp trầm tích, thể hiện tính chất ít phóng xạ hơn đáng kể. Đây là một phát hiện quan trọng vì nó cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa thành phần hóa học của nước và vật chất rắn trong giai đoạn đầu của quá trình khử băng, tạo ra một tín hiệu đặc trưng trong hồ sơ địa chất.

Ngược lại, tại những lưu vực có thời gian tiếp xúc lâu hơn với môi trường, đặc tính hóa học này bắt đầu thay đổi một cách hệ thống. Nd hòa tan trở nên phóng xạ hơn khoảng 10 đơn vị εNd, trong khi các thành phần lơ lửng hoặc hạt mịn tăng thêm khoảng 3 đơn vị εNd. Điều thú vị là sự chênh lệch giữa nước và trầm tích dần thu hẹp lại, chỉ còn khoảng 1 đơn vị εNd, cho thấy một sự cân bằng hóa học mới đang được thiết lập theo thời gian khi cảnh quan ổn định hơn.

Cơ chế đằng sau hiện tượng này không phải là một sự ngẫu nhiên của các đồng vị, mà là kết quả của quá trình phong hóa vật lý diễn ra theo trình tự thời gian. Ban đầu, các khoáng vật có tỷ lệ Sm/Nd thấp sẽ bị phá hủy trước tiên, sau đó vai trò của các hạt mịn trong các lớp trầm tích mới lộ ra bắt đầu thay đổi khi chúng bị rửa trôi hoặc quét đi. Chính sự tiến hóa của cảnh quan đất liền này đã tạo ra những biến đổi mạnh mẽ trong các chữ ký Neodymium được lưu giữ trong lòng đại dương, làm thay đổi cách chúng ta nhìn nhận về dữ liệu cổ khí hậu.

Tại sao điều này lại có ý nghĩa sống còn đối với ngành đại dương học? Bởi vì các đồng vị Neodymium được coi là một trong những "la bàn" quan trọng nhất của ngành cổ đại dương học, giúp các nhà khoa học tái dựng lại nguồn gốc của các khối nước và những thay đổi trong lưu thông nước sâu qua hàng triệu năm. Những dữ liệu mới này cung cấp một công cụ hiệu chuẩn chính xác hơn để đọc lại các sự kiện mất băng trong quá khứ, bao gồm cả các giai đoạn khử băng quy mô lớn, và giúp điều chỉnh các diễn giải về tín hiệu Neodymium ở Bắc Đại Tây Dương.

Để đảm bảo tính minh bạch và khả năng kiểm chứng của nghiên cứu, các tác giả cũng lưu ý rằng toàn bộ dữ liệu về đồng vị Nd và các nguyên tố đất hiếm (REE) đã được công bố rộng rãi thông qua Trung tâm Dữ liệu Bắc Cực (Arctic Data Center). Việc tiếp cận nguồn dữ liệu này cho phép cộng đồng khoa học quốc tế có cái nhìn sâu sắc hơn về mối liên kết mật thiết giữa các quá trình trên lục địa và sự thay đổi của đại dương.

Khi một dòng sông băng rút lui, nó không chỉ để lại nước và đá vụn mà còn để lại một "bản thảo hóa học" của thời gian, thứ mà đại dương sẽ cẩn thận dệt vào ký ức của mình. Một lần nữa, chúng ta lại thấy rõ ràng rằng đất liền và đại dương không phải là hai thực thể tách biệt, mà là một hệ thống hô hấp thống nhất của hành tinh, nơi mỗi thay đổi nhỏ trên bề mặt lục địa đều để lại tiếng vang sâu sắc dưới đáy biển sâu thẳm.