Sinh vật đại dương có tầm quan trọng to lớn. Đây được coi là yếu tố quyết định làm nên sức sống của biển cả bao la.
Các nhà khoa học về khí quyển vừa xác định được một cơ chế mới có thể có tầm quan trọng rất lớn, vì nhờ vào cơ chế này mà các chất thải hóa học từ thực vật nổi (Phytoplankton) ở đại dương có thể ảnh hưởng đến sự hình thành các đám mây mà những đám mây này sẽ phản chiếu ánh sáng mặt trời ra khỏi hành tinh chúng ta. (Phytoplankton (từ gốc Hy Lạp phyton là thực vật), bao gồm các nhóm tảo sống gần mặt nước nơi có đầy đủ ánh sáng cho quá trình quang hợp).
Nghiên cứu khám phá ra mối liên hệ giữa mây và sinh quyển này được phát triển nhờ vào những nỗ lực của các nhà khoa học trong việc tìm cách giải thích sự gia tăng độ phủ của mây trên Nam Đại Dương, nơi xuất hiện một khu vực “nở rộ” phytoplankton (Nam Đại Dương là một vùng nước bao quanh một châu lục là châu Nam Cực. Nó là đại dương lớn thứ tư và được xác định muộn nhất, chỉ được chấp thuận bằng quyết định của Tổ chức thủy văn quốc tế (IHO) năm 2000, mặc dù thuật ngữ này đã được sử dụng rất lâu và mang tính truyền thống trong các nhà hàng hải).
Dựa trên các dữ liệu vệ tinh, các nhà khoa học đã đưa ra một giả thuyết rằng các phần tử lơ lửng trong không khí được tạo ra từ sự oxi hóa isoprene hóa học — Isoprene được tạo ra bởi phytoplankton và được coi như chất xúc tác trong quá trình chuyển hoá nitrogen oxide – có thể đã góp phần vào sự tăng đôi lượng tập trung các đám mây trên một vùng rộng lớn của đại dương, nằm tách hẳn khỏi bờ biển phía đông của Nam Mỹ.
Bằng cách sử dụng các mô hình bằng số, các nhà khoa học đã tính toán được rằng, sự gia tăng các đám mây đã làm giảm sự hấp thu một lượng ánh nắng mặt trời tương đương với lượng ánh nắng mặt trời được đo ở những khu vực bị ô nhiễm nặng trên trái đất. Nếu được các nghiên cứu thực địa xác nhận thì mối liên hệ giữa mây và hoạt động sinh học có thể sẽ là một thành phần mới rất quan trọng trong các mô hình khí hậu trái đất.
Nhiều nhà khoa học môi trường tin rằng, sự gia tăng độ phủ của mây có thể phần nào chống lại các ảnh hưởng của hiện tượng nóng lên toàn cầu (global warming) bằng cách làm giảm mức năng lượng trái đất hấp thu từ mặt trời.
“Những nghiên cứu như nghiên cứu này có thể giúp thay đổi cách suy nghĩ của chúng ta về cách mà sinh quyển tương tác với mây và khí hậu như thế nào.” Ông Nenes, phó giáo sư thuộc Khoa trái đất và khoa học khí quyển của Viện công nghệ Georgia phát biểu. “Một trong những điều không chắc chắn lớn nhất hiện nay về các mô hình khí hậu là khả năng dự đoán cách mà các đám mây “hưởng ứng” với việc thay đổi mức độ phần tử — liệu chúng bắt nguồn từ sự ô nhiễm môi trường do con người hay chúng bắt nguồn từ các hoạt động sinh học? Nhưng dù sao thì bây giờ chúng ta có thể nhìn thấy rất rõ sự ảnh hưởng của sinh học biển lên các đám mây đại dương.”
Các nhà khoa học trước đây đã đưa ra một lý thuyết là sulfit đimetila (DMS) – cũng được thải ra bởi phytoplankton – ảnh hưởng đến sự hình thành mây bằng cách làm tăng số lượng các phần tử sulfat mà các phân tử sulfat này có thể hấp thụ hơi ẩm và hình thành nên các đám mây.
Ông Nenes cho biết, khi bị oxi hóa, isoprene có thể củng cố hiệu quả tác động của DMS bằng cách làm tăng số lượng và kích cỡ các phần tử trong khi giúp chúng hấp thu nhiều hơi ẩm hơn nữa về mặt hóa học. Trước đây, các nhà khoa học nghĩ rằng, ảnh hưởng của isoprene lên các vật chất dạng hạt trong khí quyển thì chỉ có tầm quan trọng đối với các thực vật sống trên mặt đất.
Các nhà khoa học bất ngờ phát hiện ra mối liên hệ phytoplankton-mây một cách khá tình cờ. “Khi đang quan sát các bức ảnh vệ tinh, tôi để ý thấy rằng, tính chất của mây trên khu vực rộng lớn dày đặc phytoplankton thì khác biệt một cách đáng kể với tính chất của các đám mây ở xa khu vực dày đặc phytoplankton này.” Ông Meskhidze, phó giáo sư của Trường cao đẳng khoa học vật lý và toán học nhớ lại.
Nam Đại Dương bình thường có khá nhiều phần tử mà các đám mây có thể hình thành xung quanh đó. Vì thế, cơ chế isoprene có thể có một tác động đáng kể lên sự phát triển mây ở Nam Đại Dương – và có thể giải thích cho hầu hết sự thay đổi độ phủ của mây trong khu vực này.
“Nếu nhiều phần tử được hình thành do sự oxi hóa isoprene, bạn sẽ bất ngờ có rất nhiều giọt nước trong mây mà điều này có khuynh hướng làm cho mây trắng hơn.” Ông Nenes giải thích. “Bên cạnh việc trở nên trắng hơn, mây còn có thể kết tủa ít thường xuyên hơn, vì vậy bạn có thể có được sự gia tăng của các đám mây.”
Nhìn một cách toàn diện, điều này làm cho lượng mây trong khí quyển nhiều hơn và phản chiếu lại lượng ánh sáng mặt trời ngược trở vào vũ trụ nhiều hơn. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã tính toán được rằng lượng isoprene thải ra có thể làm giảm sự hấp thu năng lượng trong khu vực Nam Đại Dương ở mức khoảng 15 watt trên 1m2 .
Nam Đại Dương là một nơi lý tưởng cho nghiên cứu này bởi vì phần lớn nó chưa bị ô nhiễm và có điều kiện nhiệt độ và khí tượng tương đối ổn định trong những mùa xuất hiện sự “nở rộ” của phytoplankton. “Điều này cho phép chúng ta nhận biết được mức độ ảnh hưởng rất lớn của sinh học tác động lên mây,” Ông Nenes giải thích.
Ông Nenes và ông Meskhidze đã sử dụng dữ liệu từ các quan sát của vệ tinh để ước tính lượng chất diệp lục trong đại dương, sự thải ra isoprene và mối liên quan giữa nó và sự hình thành các đám mây. Trước khi cơ chế mới này có thể được đưa vào các mô hình khí hậu toàn cầu, dĩ nhiên nó sẽ phải được xác nhận bằng các thử nghiệm thực địa.
Các nhà khoa học về khí quyển tin rằng bằng cách ngăn chặn ánh sáng mặt trời, lượng mây gia tăng cho đến bây giờ đã phần nào làm giảm bớt các tác động của hiện tượng nóng lên toàn cầu. Vai trò của sinh học đại dương đối với sự hình thành mây có thể vì vậy là một yếu tố chính trong việc kiểm soát khí hậu toàn cầu, và cơ chế mới được xác định bởi hai nhà khoa học Nenes và Meskhidze có thể làm cho vai trò của sinh học đại dương càng trở nên quan trọng hơn.
Ông Nenes cũng ghi nhận rằng, sự tác động của cơ chế mới này còn cần phải được hiểu rõ hơn nữa bởi vì bất cứ điều gì có thể thay đổi mây trên trái đất thì có thể thay đổi một cách đáng kinh ngạc ảnh hưởng của các khí gây hiệu ứng nhà kính lên sự thay đổi khí hậu của chúng ta.
“Sự tác động này cho thấy rằng còn có rất nhiều thứ chúng ta cần phải tìm hiểu thêm để hiểu rõ hơn sự cân bằng mong manh trong thiên nhiên,” Ông Meskhidze cho biết. “Điều này đòi hỏi sự nỗ lực hợp tác của các nhà khoa học từ các lĩnh vực khác nhau để xác định được các thành phần hóa học trong các sol khí này, để tính toán được lượng sol khí và các chất khí có thể quan trọng khác được thải ra từ đại dương, và để hiểu được rõ hơn mức độ ảnh hưởng của sinh vật đến sự hình thành các đám mây.”
