Tốc độ quay của Trái Đất đang dần chậm lại so với 4,5 tỷ năm trước, đồng nghĩa với việc thời gian một ngày sẽ trở nên dài hơn. Theo nghiên cứu đăng tải trên tạp chí Nature Geoscience, dù sự thay đổi này rất nhỏ ở góc độ thời gian vài chục nghìn năm của loài người, chúng thực sự đáng kể so với vài trăm triệu năm trước.

Có thể giải thích sự xuất hiện của mọi sinh vật trên Trái Đất

Việc ngày bị kéo dài hơn có quan hệ mật thiết với quá trình hình thành oxy ở bầu khí quyển. Cụ thể, tảo xanh (hay vi khuẩn lam) có thể sản xuất thêm nhiều oxy hơn.

"Một câu hỏi luôn tồn tại trong giới khoa học Trái Đất là bằng cách nào bầu khí quyển có được oxy, yếu tố nào liên quan khi quá trình này diễn ra", Gregory Dick, nhà vi sinh vật học của Đại học Michigan chia sẻ.

Greg Dick (trái) và cựu sinh viên kỹ thuật môi trường Kirk Olsen kiểm tra một trong những lõi trầm tích được thu thập từ hố sụt ở hồ Huron. Ảnh: scitechdaily.

Theo Dick, lý do dẫn đến hiện tượng quay chậm lại của Trái Đất là do Mặt Trăng đang dần lùi ra xa, khiến lực hấp dẫn lên hành tinh của chúng ta giảm đi.

Nhiều nghiên cứu cho rằng chúng ta có thêm 0,01 giây mỗi 100 năm. Dựa trên những nghiên cứu từ hóa thạch, 1,4 tỷ năm về trước, một ngày chỉ có 18 giờ và con số này là 23 tiếng rưỡi cách đây 70 triệu năm. Khi Mặt Trăng mới quay quanh Trái Đất, mỗi ngày của hành tinh này chỉ kéo dài 6 giờ.

Việc nghiên cứu tốc độ xoay của Trái Đất cũng gắn bó mật thiết với một sự kiện gọi là "sự bùng nổ oxy". Quá trình này diễn ra khi vi khuẩn lam xuất hiện với số lượng lớn đến mức lượng oxy trong bầu khí quyển tăng đột biến, bắt nguồn cho mọi sự sống trên Trái Đất.

Các nhà khoa học phải nghiên cứu về vi khuẩn lam để tìm lời giải liên quan đến nguồn gốc của sự bùng nổ oxy. Họ đã phát hiện thảm vi sinh vật được cho là tương tự loại vi khuẩn này tại một hố sụt ở hồ Huron (Bắc Mỹ). Những vi khuẩn lam tím và trắng tại đây thay phiên nhau tạo ra oxy, chuyển hóa lưu huỳnh.

Họ lựa chọn thảm vi sinh vật tại đây bởi vi khuẩn lam luôn tạo ra oxy vài tiếng sau khi Mặt Trời mọc. Do đó, chúng chỉ có thể sản sinh oxy vài giờ mỗi ngày.

"Vi khuẩn lam bắt đầu quang hợp và sản xuất oxy vài tiếng sau khi Mặt Trời mọc vào buổi sáng. Việc các vi khuẩn trắng cạnh tranh với vi khuẩn lam tím để chuyển hóa lưu huỳnh góp phần làm chậm quá trình sản xuất oxy ở thời kỳ đầu của Trái Đất", Judith Klatt, nhà vi sinh vật học thuộc Viện Max Planck ở Đức chia sẻ.

Đi tìm câu trả lời từ vi khuẩn lam

Từ dữ kiện này, bà Klatt đặt giả thuyết có sự liên hệ trực tiếp giữa thời gian ban ngày trên Trái Đất, hay tốc độ quay của hành tinh này với lượng oxy được tạo ra mỗi ngày. Klatt cho rằng khi một ngày trôi qua nhanh hơn, lượng oxy được sản sinh sẽ ít hơn vào thời kỳ sơ khai của hành tinh. Do đó, tốc độ xoay của Trái Đất có mối quan hệ chặt chẽ với sự oxy hóa ở bầu khí quyển.

Thảm vi sinh vật màu tím ở hố sụt tại hồ Huron tháng 6/2019. Những ngọn đồi nhỏ này là do các khí như metan và hydro sunfua sủi bọt bên dưới chúng. Ảnh: NOAA.

Để chứng minh giả thuyết này, nhóm đã thực hiện các thí nghiệm và phép đo trên vi khuẩn trong môi trường tự nhiên và phòng thí nghiệm. Ngoài ra, họ cũng mô phỏng kết quả nghiên cứu về mối liên kết giữa ánh sáng Mặt Trời và quá trình sản xuất oxy của vi sinh vật, cũng như quan hệ giữa chúng với lịch sử Trái Đất.

"Khi một ngày chỉ có 12 tiếng, Mặt Trời mọc và lặn nhanh gấp đôi, ảnh hưởng việc giải phóng oxy từ thảm vi khuẩn, vì nó bị giới hạn bởi tốc độ khuếch tán phân tử", Arjun Chennu, nhà khoa học hàng hải thuộc Trung tâm Nghiên cứu Biển Nhiệt đới Leibniz giải thích.

Theo mô hình toàn cầu về nồng độ oxy dựa trên kết quả của cuộc nghiên cứu, họ phát hiện rằng lượng oxy của Trái Đất sẽ tăng nếu một ngày trôi qua lâu hơn. Điều này liên quan đến một sự kiện oxy hóa khí quyển khác mang tên sự kiện oxy hóa Đại Tân Nguyên Sinh khoảng 550-800 triệu năm trước.

"Chúng tôi áp dụng các định luật vật lý ở nhiều quy mô khác nhau, từ sự khuếch tán phân tử đến cơ học hành tinh. Từ đó, chúng tôi nhận thấy có một mối liên hệ cơ bản giữa độ dài ngày và lượng oxy có thể được giải phóng bởi vi sinh vật sống trên mặt đất", Chennu nhận định.

Theo Zing/Science Alert

Video quá trình tiến hóa trong 4 tỷ năm của Trái Đất

David A. Roberts, nhà khoa học máy tính, đã làm một video dài 4 phút về quá trình tiến hóa của Trái Đất.