Nam Cực đã được hình thành như thế nào?

Nam Cực là vùng đất có vĩ độ -90 độ (90 độ Nam) trên Trái Đất. Đây là vùng đất có nhiệt độ trung bình là -25 độ C vào mùa hè và -65 độ C vào mùa đông. Nam Cực có khí hậu sa mạc, gần như không bao giờ có giáng thủy (nước từ không khí quay trở lại Trái Đất) tại lục địa này. Độ ẩm tương đối trong không khí gần như bằng 0%. Vào mùa đông, trong 6 tháng liên tục Nam Cực sẽ không có ánh mặt trời, ngược lại, vào mùa hè, ở đây sẽ có 6 tháng liên tục là ban ngày. Chiều dày trung bình của lớp băng Nam Cực khoảng 2,7km.

Người ta cho rằng nền địa chất của Nam Cực khá ổn định trong vài chục triệu năm trở lại đây. Và có lẽ từ khi được hình thành đến nay, trừ chim cánh cụt và con người hiện đại với sự trợ giúp của máy móc và kỹ thuật, không có bất cứ loại thực vật hay động vật cận nhiệt đới nào có thể tồn tại ở đây.

Nhưng không hẳn vậy…

Có một Nam Cực xanh từng tồn tại

Năm 1912, nhà thám hiểm Robert Falcon Scott khi trở về trong cuộc đua thám hiểm Nam Cực đã phát hiện ra những đám cây hoá thạch trong dòng sông băng Beardmore ở vĩ độ 82 độ Nam. Có lẽ những mẩu cây hoá thạch đã khiến hành trang của Scott và các đồng đội nặng thêm, khiến đoàn của ông đã kiệt sức và chết trên đường quay trở về. Tuy nhiên, những khám phá hóa thạch của ông đã mở ra một cửa sổ hoàn toàn mới về quá khứ cận nhiệt đới của Nam Cực.

Giáo sư Jane Francis của Đại học Leeds, Anh Quốc là một nhà thám hiểm gan dạ, người đã theo bước chân của Scott. Bà đã trải qua 10 mùa thực địa ở Nam Cực để thu thập các cây hóa thạch và nhận được Huy chương Polar từ Nữ hoàng Anh vào năm 2002.

“Quay trở lại 100 triệu năm trước, Nam Cực được bao phủ trong những khu rừng nhiệt đới tươi tốt tương tự như những khu vực tồn tại ở New Zealand ngày nay”, Tiến sĩ Vanessa Bowman, người làm việc với Francis tại Đại học Leeds, nói. “Chúng tôi thường tìm thấy toàn bộ các bản dấu vết hóa thạch đến từ những cây thực sự lớn.”

Dưới đây là tiêu bản một lát mỏng của một khúc cây hoá thạch ở Nam Cực với các vòng tuổi của cây do nhóm của Giáo sư Francis phát hiện được. Các vòng tuổi của cây cho thấy nơi đây đã tồn tại những cây cổ thụ cao lớn.

Các nhà khoa học không thể tưởng tượng các thực vật ở Nam Cực đã đối phó như thế nào với tình trạng 6 tháng nằm trong bóng tối và 6 tháng liên tục dưới ánh mặt trời để tồn tại ở đây, trước khi bị hoá thạch.

Không chỉ có thực vật…

Nhưng không chỉ là thực vật, các nhà thám hiểm còn phát hiện rằng tại Nam Cực có cả khủng long đã hoá thạch. Điều này quả là kỳ lạ.

Giáo sư Thomas Rich của Bảo tàng Victoria, Australia là một “thợ săn khủng long nổi tiếng thế giới”, luôn tìm kiếm dấu vết khủng long ở các khu cực địa. Trong 20 năm qua, ông đã khai quật tỉ mỉ các địa điểm hóa thạch ở miền nam Australia. Khu vực này nằm ở ngoài khơi bờ biển phía đông Nam Cực, 100 triệu năm trước.

Phát hiện của ông đưa ra một câu hỏi thú vị: khủng long Nam Cực đã di cư trong mùa đông, hay chúng thích nghi với việc sống trong những khu rừng tối tăm của đêm cực?

Giáo sư Rich nghĩ rằng ông biết câu trả lời: “Bộ xương khủng long hoàn chỉnh duy nhất mà chúng tôi tìm thấy là Leaellynasaura. Điều thực sự bất thường về mẫu vật đó là hộp sọ. “Nó chỉ ra rằng con vật có thùy quang mở rộng”, ông giải thích. Điều này cho thấy khủng long vùng cực có thể đã sở hữu khả năng nhìn đêm vượt trội, rất phù hợp với bóng tối kéo dài của mùa đông.

Tháng 4/2016, các nhà khoa học Queensland đã phát hiện hoá thạch của 4 con khủng long tại đảo James Ross của Nam Cực.

Nhà nghiên cứu sinh học James Salisbury, một trong 13 chuyên gia tham gia cuộc thám hiểm này cho biết: “chúng tôi đã tìm thấy rất nhiều hóa thạch thực sự tuyệt vời. Những tảng hoá thạch mà chúng tôi đang nghiên cứu đến từ cuối thời đại khủng long, vì vậy hầu hết chúng đều nằm trong khoảng từ 71 triệu đến 67 triệu năm tuổi.”

Vì khu vực này khu vực biển nông, các nhà khoa học còn tìm thấy hoá thạch rất phong phú của các sinh vật biển bao gồm ngao, ốc sên và cephalepad (động vật chân đầu, một loại thuộc động vật thân mềm). Nhóm của Salisbury, cũng đã tìm thấy nhiều bộ xương của các loài bò sát đại dương lớn.

Năm 2018, Gulbranson, một giáo sư tại Đại học Wisconsin-Milwaukee cũng công bố phát hiện nhiều hoá thạch của thực vật, động vật bao gồm cả các loài động vật lưỡng cư và bò sát ở bán đảo Nam Cực.

Những phát hiện này cho thấy rằng Nam Cực đã từng là một vùng cận nhiệt đới với những cánh rừng cổ thụ và bờ biển với đầy đủ các loài động vật – từ to lớn như khủng long cho đến bé nhỏ như ốc sên.

Câu hỏi đặt ra là, vì sao Nam Cực đã từng là vùng đất cận nhiệt đới và vì sao nó trở nên băng giá như hôm nay?

Thảm họa thiên thạch biến vùng đất ấm áp thành Nam Cực

Alfred Lothar Wegener (1880 – 1930) là một nhà nghiên cứu khoa học đa lĩnh vực người Đức. Năm 1912, Alfred Wegener đã nhận thấy rằng hình dáng của các lục địa ở hai bên bờ của Đại Tây Dương có thể được xếp khít vào nhau (ví dụ Châu Phi và Nam Mỹ). Ngoài đó ra, sự tương đồng giữa các cấu trúc địa lý và hóa thạch ở các lục địa khiến cho Alfred Lothar Wegener những năm đầu thế kỷ 20 đã cho ra thuyết trôi dạt lục địa. Ông cho rằng Trái Đất ban đầu chỉ được cấu tạo từ 1 siêu lục địa, gọi là Pangea (Toàn lục địa), sau đó tách dần thành các lục địa nhỏ hơn (Laurasia và Gondwana), cuối cùng tách thành các châu lục của thế giới hiện nay. Ngày nay, “thuyết lục địa trôi dạt” của Alfred Lothar Wegener trở thành một phần của lý thuyết lớn hơn về địa chất – thuyết “kiến tạo mảng”.

Thuyết kiến tạo mảng cho rằng các lớp bên ngoài của Trái Đất được chia thành thạch quyển (lớp ngoài) và quyển mềm (lớp trong). Việc phân chia này dựa trên sự khác biệt về các đặc điểm cơ học và phương thức truyền nhiệt trong chúng. Về mặt cơ học, thạch quyển lạnh hơn và cứng hơn, trong khi đó quyển mềm thì nóng hơn và dễ chảy hơn. Do tác động của một lực nào đó, thạch quyển vỡ ra và chúng di chuyển trên quyển mềm, tạo ra sự tách ly các bản khối đại lục.

Nghiên cứu chỉ ra rằng, vào cuối kỷ phấn trắng, cách đây hơn 65 triệu năm khi mà khủng long vẫn còn thống trị mặt đất, một thiên thạch khổng lồ có đường kính hàng chục km đã lao vào Trái Đất và gây ra thảm họa toàn cầu, huỷ diệt hơn 70% sinh vật của Trái Đất. Toàn bộ khủng long trên mặt đất đều dần dần bị tiêu diệt do điều kiện môi trường thay đổi đột ngột và chuỗi thức ăn bị phá huỷ.

Người ta cho rằng vụ va chạm của thiên thạch hơn 65 triệu năm trước đây đã tác động mạnh vào vỏ Trái Đất, gây ra đứt gẫy địa chất, động đất, sóng thần, núi lửa hoạt động. Tác động của vụ va chạm khiến cho một số vùng đất chìm xuống đáy biển và khiến cho một số vùng đất vốn chìm dưới đáy biển bị đẩy cao lên khỏi mặt đất. Đồng thời, tác động khủng khiếp của vụ va chạm cũng khiến cho thạch quyển của lớp vỏ trái đất vỡ ra, tách đại lục lớn thành các lục địa nhỏ hơn.

Một phần của lục địa lớn bị tách ra, trôi dạt về cực nam của Trái Đất và hình thành lên Nam Cực ngày nay. Khi trôi dạt về Nam Cực vốn tiếp xúc rất ít với ánh mặt trời, toàn bộ bản khối đại lục này trở nên giá lạnh đột ngột và đóng băng dày hàng km, lưu lại những dấu tích của toàn bộ thực vật, động vật ở đây. Vì vậy, ngày nay người ta mới tìm thấy các mẫu hoá thạch của cây cối, động vật và khủng long ở Nam Cực.