Bụi Sahara bay qua Đại Tây Dương bón phân cho rừng Amazon

Mỗi năm gió đưa hàng trăm triệu tấn bụi từ sa mạc Sahara bay qua Đại Tây Dương. Theo nghiên cứu dùng vệ tinh CALIPSO của NASA (Yu và cộng sự, 2015), giai đoạn 2007–2013 trung bình khoảng 182 triệu tấn bụi rời bờ châu Phi mỗi năm, khoảng 27–28 triệu tấn rơi xuống lưu vực Amazon, mang theo chừng 22.000 tấn phốt pho, xấp xỉ lượng phốt pho rừng Amazon mất đi hằng năm do mưa lũ rửa trôi. Sa mạc khô cằn nhất thế giới, theo nghĩa đen, đang bón phân cho khu rừng nhiệt đới lớn nhất thế giới.

Vì sao rừng Amazon cần phân bón

Rừng Amazon xanh tốt khiến nhiều người nghĩ đất ở đó màu mỡ. Thực tế ngược lại: phần lớn đất Amazon rất nghèo dinh dưỡng. Mưa nhiều quanh năm, kéo dài hàng triệu năm, đã rửa trôi khoáng chất khỏi lớp đất cũ và phong hoá sâu. Phần lớn chất dinh dưỡng của rừng không nằm trong đất mà nằm trong chính cây cối, lá rụng và vi sinh vật, được tái chế liên tục và nhanh chóng.

Nhưng vòng tái chế ấy không kín. Mỗi năm một lượng chất dinh dưỡng bị nước mưa và lũ cuốn ra sông, chảy về Đại Tây Dương. Đặc biệt là phốt pho, nguyên tố cây cần để làm DNA, màng tế bào và phân tử năng lượng ATP. Phốt pho không có trong không khí như nitơ; nó chỉ đến từ đá. Nếu không có nguồn bù, rừng về lâu dài sẽ cạn dần chất dinh dưỡng này.

Hành trình 5.000 km của hạt bụi

Bụi Sahara bốc lên khi gió mạnh quét qua những lòng hồ khô, bãi cát và đồng bằng sỏi. Không khí nóng trên sa mạc bốc lên mạnh, mang bụi lên độ cao vài km. Ra khỏi bờ biển Tây Phi, khối khí nóng khô ấy trượt lên trên lớp không khí biển mát và ẩm hơn, tạo thành một tầng riêng gọi là Lớp khí Sahara (Saharan Air Layer), thường nằm ở khoảng 1,5–5 km.

Gió mậu dịch đông bắc đẩy lớp bụi này về phía tây. Hành trình qua Đại Tây Dương thường mất khoảng một tuần. Trên đường, các hạt to rơi xuống biển trước; hạt mịn bay tới vùng Caribe, Trung Mỹ, đông nam nước Mỹ và lưu vực Amazon. Một phần rơi theo trọng lực, phần lớn bị mưa cuốn xuống.

Nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy lượng bụi năm nào nhiều hay ít liên quan tới lượng mưa ở vùng Sahel năm trước: Sahel mưa nhiều thì cỏ mọc dày, đất được giữ lại, bụi ít đi. Các con số là ước tính từ vệ tinh và mô hình, có sai số đáng kể, nhưng thứ tự độ lớn đã được nhiều nghiên cứu độc lập ủng hộ.

Lòng hồ cổ Bodélé

Một phần đáng kể bụi tới Amazon được cho là xuất phát từ vùng trũng Bodélé ở Chad, giữa sa mạc Sahara. Hơn 6.000 năm trước, nơi đây nằm dưới đáy hồ Mega-Chad khổng lồ, rộng hơn cả biển Caspi ngày nay theo một số ước tính. Khi hồ cạn, lớp trầm tích đáy hồ với vỏ tảo silic (tảo cát) chết lộ ra. Lớp trầm tích này nhẹ, mịn và giàu phốt pho.

Bodélé lại nằm đúng chỗ gió đông bắc bị hai khối núi Tibesti và Ennedi ép lại, thổi rất mạnh trong mùa đông xuân. Một nghiên cứu năm 2006 (Koren và cộng sự) gọi đây là "một điểm duy nhất cung cấp phần lớn bụi khoáng cho rừng Amazon". Các nghiên cứu sau cho thấy nhiều nguồn khác ở Tây Phi cũng đóng góp đáng kể, nên tỷ lệ chính xác vẫn còn được bàn. Nhưng hình ảnh một lòng hồ cổ ở Chad nuôi cây ở Brazil đã trở thành một trong những ví dụ đẹp nhất về sự liên kết của hệ Trái Đất.

Bụi Sahara còn làm gì trên đường đi

Bón cho đại dương

Bụi chứa sắt. Ở nhiều vùng biển, thực vật phù du thiếu sắt hơn thiếu bất cứ thứ gì khác. Bụi rơi xuống biển có thể kích thích tảo phát triển, và tảo lại là đáy của chuỗi thức ăn đại dương. Mức độ quan trọng của nguồn sắt từ bụi thay đổi rất nhiều giữa các vùng biển.

Kìm hãm bão Đại Tây Dương

Lớp khí Sahara nóng, khô và nhiều gió đứt. Khi một cơn bão nhiệt đới non trẻ trên Đại Tây Dương bị cuốn khí khô ấy vào, nó khó phát triển mạnh. Bụi còn che bớt nắng, làm mặt biển phía dưới mát hơn một chút. Các nhà dự báo bão của Mỹ theo dõi Lớp khí Sahara như một yếu tố khi đánh giá mùa bão.

Tạo đất cho các đảo

Nhiều đảo đá vôi ở vùng Caribe và quần đảo Bahamas có lớp đất đỏ mà nhiều nhà khoa học cho rằng hình thành phần lớn từ bụi châu Phi tích tụ qua hàng trăm nghìn năm. Ở Hawaii, một nghiên cứu nổi tiếng đăng trên Nature năm 1999 (Chadwick và cộng sự) cho thấy các khu rừng trên đất già phụ thuộc vào bụi bay từ châu Á để có phốt pho, theo cách giống hệt Amazon.

Bầu trời màu cam

Thỉnh thoảng một đợt bụi lớn làm bầu trời vùng Caribe, miền nam nước Mỹ hay châu Âu chuyển màu vàng cam, chất lượng không khí giảm. Tháng 6/2020, một đám bụi đặc biệt lớn, được báo chí đặt biệt danh "Godzilla", phủ vùng Caribe và tới tận bang Texas. Những dịp như vậy, các cơ quan y tế địa phương thường khuyến cáo người có bệnh hô hấp hạn chế ra ngoài.

Bụi trên toàn cầu

Sahara là nguồn bụi lớn nhất thế giới nhưng không phải duy nhất. Các sa mạc Gobi và Taklamakan thổi bụi qua Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, có khi vượt Thái Bình Dương tới Bắc Mỹ. Bụi từ Australia rơi xuống Nam Đại Tây Dương và Nam Cực. Lõi băng ở Nam Cực và Greenland cho thấy trong các kỷ băng hà, khí quyển nhiều bụi hơn hiện nay nhiều lần, vì khí hậu khô hơn, gió mạnh hơn và thềm lục địa lộ ra.

Góc nhìn hôm nay

• Trang NASA Worldview cho xem ảnh vệ tinh theo ngày; vào mùa hè Bắc bán cầu, bật lớp "Aerosol Optical Depth" sẽ thấy những dải bụi màu vàng nâu trải dài từ Tây Phi sang Caribe.
• Bài báo gốc của Hongbin Yu và cộng sự trên Geophysical Research Letters (2015) có bản tóm tắt dễ đọc trên trang tin của NASA, kèm video mô phỏng bụi bay qua đại dương.
• Câu chuyện bụi Sahara là ví dụ hay để dạy học sinh về sự liên kết giữa khí quyển, đại dương, đất và sinh vật: một hạt bụi đi từ Chad tới Brazil cần gió mậu dịch, mưa nhiệt đới và cả hàng nghìn năm lịch sử của một hồ nước đã cạn.