Đại tuyệt chủng cuối kỷ Permi, khoảng 252 triệu năm trước, là vụ tuyệt chủng lớn nhất trong lịch sử Trái Đất: theo các ước tính thường gặp, khoảng 80–90% loài sinh vật biển và khoảng 70% loài động vật có xương sống trên cạn biến mất. Thủ phạm chính được đa số nhà khoa học chấp nhận là núi lửa Bẫy Siberia, đã đổ lượng khí khổng lồ vào bầu khí quyển: CO₂ làm nóng hành tinh, khí lưu huỳnh và halogen phá ozone, đại dương mất oxy và axit hoá.
"Đại diệt vong": quy mô và tốc độ
Giới cổ sinh vật gọi sự kiện này là "Great Dying". Bọ ba thuỳ, sinh vật đặc trưng của đại Cổ Sinh, biến mất hẳn. Nhiều nhóm san hô cổ, tay cuộn, huệ biển suy sụp. Trên cạn, nhiều nhóm bò sát giống thú bị xoá sổ. Côn trùng – vốn hiếm khi chịu tuyệt chủng hàng loạt – cũng chịu tổn thất lớn.
Con số "96% loài biển" hay xuất hiện trong sách cũ là ước tính từ những năm 1970; các phân tích gần đây thường đưa con số thấp hơn, khoảng 80% trở lên. Dù con số nào, đây vẫn là vụ lớn nhất.
Điều đáng sợ hơn là tốc độ. Năm 2014, Seth Burgess và cộng sự định tuổi bằng đồng vị uran – chì cực chính xác ở mặt cắt Meishan (Chiết Giang, Trung Quốc) – mặt cắt chuẩn quốc tế cho ranh giới Permi – Trias – và công bố trên PNAS rằng pha tuyệt chủng chính kéo dài khoảng 60.000 năm (với sai số vài chục nghìn năm). Trên thang địa chất, đó gần như là chớp mắt.
Bẫy Siberia: núi lửa không giống núi lửa
Bẫy Siberia không phải một ngọn núi lửa hình nón. Đó là một tỉnh đá magma lớn (large igneous province): dung nham bazan phun trào qua các khe nứt trong hàng trăm nghìn năm, phủ một vùng rộng hàng triệu km² ở miền bắc Siberia ngày nay. Chữ "bẫy" (trap) gốc tiếng Thuỵ Điển chỉ bậc thang, vì dung nham đông cứng thành nhiều tầng như bậc cầu thang.
Định tuổi cho thấy pha hoạt động mạnh của Bẫy Siberia trùng với tuyệt chủng. Nhưng điểm đặc biệt không nằm ở dung nham trên mặt đất, mà ở magma len vào lòng đất. Các mạch magma (sill) xâm nhập vào một bồn trầm tích dày chứa than, đá vôi, muối và dầu. Magma nung nóng các lớp đó như một lò nướng khổng lồ, giải phóng thêm CO₂, mê-tan, và hợp chất halogen (clo, brom) từ muối.
Năm 2011, Stephen Grasby và cộng sự công bố trên Nature Geoscience phát hiện những hạt tro giống tro bay nhà máy nhiệt điện than trong đá ranh giới Permi – Trias ở Bắc Cực Canada, gợi ý than đã bị đốt cháy với quy mô lớn.
Chuỗi khí quyển chết người
| Khí / tác nhân | Từ đâu | Tác động |
|---|---|---|
| CO₂ | Magma, than và đá vôi bị nung | Nóng lên toàn cầu nhanh; biển axit hoá |
| Mê-tan | Than bị nung, có thể cả trầm tích đáy biển | Khí nhà kính mạnh, khuếch đại nóng lên |
| SO₂ | Phun trào bazan | Mưa axit; làm lạnh ngắn hạn qua sol khí |
| Halogen (clo, brom) | Muối bị nung | Có thể phá tầng ozone |
| H₂S (giả thuyết) | Đại dương thiếu oxy, vi khuẩn khử sunfat | Độc với sinh vật; có thể bốc lên khí quyển |
Nóng như lò
Năm 2012, nhóm của Sun Yadong công bố trên Science phân tích đồng vị oxy trong răng của những sinh vật biển nhỏ (conodont) ở Nam Trung Quốc và cho rằng mặt biển nhiệt đới đầu kỷ Trias có thể đã lên tới khoảng 40 °C. Nhiệt độ cao kéo dài khiến vùng nhiệt đới gần như vắng bóng nhiều nhóm sinh vật trong một thời gian.
Biển ngạt thở
Nước nóng giữ ít oxy hơn. Hoàn lưu đại dương chậm lại. Nhiều vùng biển rơi vào tình trạng thiếu oxy, thậm chí có hydro sunfua (euxinic) – bằng chứng là các phân tử sinh học đặc trưng của vi khuẩn lưu huỳnh màu lục tìm thấy trong đá ranh giới. Năm 2005, Lee Kump, Alexander Pavlov và Michael Arthur đề xuất trên tạp chí Geology rằng H₂S có thể đã sủi lên khí quyển với lượng lớn. Đây là giả thuyết hấp dẫn nhưng khó kiểm chứng.
Bầu trời mất lớp che
Hạt phấn và bào tử thực vật ở ranh giới Permi – Trias có tỷ lệ dị dạng bất thường. Một số nhà khoa học coi đó là dấu hiệu tia UV-B tăng do tầng ozone bị tổn hại; một nghiên cứu năm 2018 (Benca và cộng sự, Science Advances) chiếu UV-B lên cây thông hiện đại và tạo được phấn dị dạng tương tự. Tuy vậy, dị dạng phấn cũng có thể do nhiều stress khác, nên đây vẫn là một mảnh ghép, chưa phải kết luận.
Những tranh luận còn lại
- Trình tự: khí nào đến trước, tác nhân nào giết nhiều nhất – nóng, thiếu oxy, axit hay UV – còn được cân nhắc. Nhiều khả năng là tổ hợp.
- Một hay hai pha: một số mặt cắt gợi ý tuyệt chủng xảy ra thành hai nhịp gần nhau.
- Trên cạn và dưới biển có đồng thời không: các nghiên cứu ở Nam Phi và Úc cho thấy hệ sinh thái trên cạn có thể suy sụp sớm hơn một chút so với biển; điều này vẫn đang được kiểm chứng.
- Va chạm thiên thạch: từng được đề xuất nhưng không có bằng chứng thuyết phục như ở cuối kỷ Phấn Trắng.
Hồi phục: năm đến mười triệu năm
Sau thảm hoạ, đầu kỷ Trias là thời kỳ "nghèo nàn": vài loài sống dai như Lystrosaurus – một loài bò sát giống thú to cỡ con lợn – phân bố khắp siêu lục địa. Rạn san hô gần như vắng mặt hàng triệu năm. Ghi chép địa chất có một "khoảng trống than" đầu kỷ Trias: hầu như không có than hình thành, gợi ý rừng đầm lầy đã bị tàn phá. Hệ sinh thái cần khoảng 5–10 triệu năm để hồi phục đầy đủ – và chính từ đây, khủng long và thú có vú về sau mới có chỗ phát triển.
Mốc thời gian
- ~252,2 triệu năm trước (gần đúng): Bẫy Siberia vào pha xâm nhập mạnh vào bồn trầm tích.
- ~251,9 triệu năm trước: ranh giới Permi – Trias theo thang thời địa tầng quốc tế; tuyệt chủng chính.
- Vài trăm nghìn năm sau: nhiệt độ cực cao ở vùng nhiệt đới, biển thiếu oxy lan rộng.
- ~247–245 triệu năm trước: hệ sinh thái dần phục hồi, rạn san hô quay lại.
Góc nhìn hôm nay
Đại tuyệt chủng kỷ Permi được nhắc nhiều trong nghiên cứu khí hậu vì nó là "thí nghiệm tự nhiên" lớn nhất về điều xảy ra khi bầu khí quyển nhận lượng carbon khổng lồ. Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng nhấn mạnh sự khác biệt: tổng lượng carbon, thời gian phun trào và trạng thái Trái Đất khi đó đều khác hôm nay, nên không thể so sánh thẳng một – một.
- Mặt cắt Meishan ở Chiết Giang có "đinh vàng" đánh dấu ranh giới Permi – Trias và là điểm tham quan địa chất.
- Sách phổ thông: When Life Nearly Died của Michael Benton kể chuyện tuyệt chủng này từ góc nhìn nhà cổ sinh vật học.
- Nếu thích bảo tàng: hoá thạch Lystrosaurus có ở nhiều bảo tàng lịch sử tự nhiên lớn; ở Việt Nam, Bảo tàng Địa chất (Hà Nội) là nơi tốt để bắt đầu tìm hiểu các kỷ địa chất.
Câu hỏi thường gặp
Đại tuyệt chủng kỷ Permi xảy ra khi nào?
Khoảng 252 triệu năm trước, ở ranh giới giữa kỷ Permi và kỷ Trias. Định tuổi chính xác cho thấy pha tuyệt chủng chính kéo dài khoảng 60.000 năm. Đây là vụ tuyệt chủng lớn nhất từng biết.
Bao nhiêu loài đã tuyệt chủng cuối kỷ Permi?
Các ước tính thường gặp là khoảng 80–90% loài sinh vật biển và khoảng 70% loài động vật có xương sống trên cạn. Con số cụ thể khác nhau tuỳ phương pháp. Sách cũ hay nói 96% loài biển, nhưng các phân tích gần đây thường thấp hơn.
Nguyên nhân đại tuyệt chủng kỷ Permi là gì?
Nguyên nhân được chấp nhận rộng rãi nhất là núi lửa Bẫy Siberia, đã giải phóng lượng lớn CO₂, mê-tan, khí lưu huỳnh và halogen. Hệ quả là nóng lên toàn cầu, đại dương thiếu oxy và axit hoá, có thể kèm tổn hại tầng ozone. Tác nhân nào giết nhiều nhất vẫn còn được tranh luận.
Bẫy Siberia là gì?
Đó là một vùng đá bazan khổng lồ ở Siberia, hình thành từ những đợt phun trào dung nham qua khe nứt kéo dài hàng trăm nghìn năm. Magma của nó còn xâm nhập và nung nóng các lớp than, đá vôi, muối trong lòng đất, khiến lượng khí thải ra tăng lên rất nhiều.
Đại tuyệt chủng kỷ Permi khác tuyệt chủng khủng long thế nào?
Tuyệt chủng khủng long cuối kỷ Phấn Trắng, khoảng 66 triệu năm trước, gắn với va chạm thiên thạch Chicxulub cộng núi lửa Bẫy Deccan. Tuyệt chủng kỷ Permi lớn hơn, xảy ra sớm hơn khoảng 186 triệu năm, và nguyên nhân chính là núi lửa cùng biến đổi khí quyển, không có bằng chứng va chạm thuyết phục.
