Khoảng 21% bầu khí quyển của Trái đất được tạo thành từ oxy. Tuy nhiên để có được trạng thái oxy mà con người có thể thở được như hiện nay, bầu khí quyển của chúng ta đã phải trải qua một thời gian dài để phát triển. Cách đây khoảng 4,6 tỷ năm, hỗn hợp các loại khí đầu tiên tạo thành một lớp dày xung quanh hành tinh của chúng ta tương tự như loại khí thải ra từ núi lửa, chẳng hạn như mêtan, hydro sunfua và carbon dioxide. Đó là những thời điểm với những biến động lớn, khi trong lòng Trái Đất bị khuấy đảo bởi các vật liệu dễ bay hơi, những va chạm không ngừng mang lại nguồn cung cấp vật chất mới liên tục cho Hệ Mặt Trời. Dòng khoáng chất ổn định từ trong không gian rơi xuống cũng cung cấp nhiều nito hơn ở dạng amoniac. Các nhà khoa học vẫn chưa chắc chắn rằng trận mưa khoáng ban đầu cung cấp bao nhiêu nitơ cho hành tinh của chúng ta. Tuy nhiên khoảng 4,3 tỷ năm trước, các điều kiện địa ngục của Trái đất cuối cùng cũng bắt đầu nguội dần. Thời gian tích tụ các vùng nước cũng đủ lâu để tạo ra các phản ứng địa hóa, tiền thân cho các hiện tượng hóa sinh, tạo ra bầu khí quyền dày đặc cho hành tính của chúng ta, chủ yếu từ carbon dioxide và nitơ. Hoạt động núi lửa cũng làm bốc lên những luồng khí oxy nhưng nó đã chuyển hóa thành các dạng khí khác ngay sau đó, cho nên trong khoảng 1 tỷ năm đầu tiên Trái Đất gần như không có oxy. Trái Đất của chúng ta đã có những nỗ lực đầu tiên trong lĩnh vực sinh học nhằm lấy năng lượng, kết hợp và giữ một nhóm phân tử lại với nhau và tái sử dụng nó để xây dựng các vật liệu hữu cơ. Trong hàng trăm triệu năm hình thành Trái Đất, đã có những thời điểm mà cơ chế thu năng lượng do ánh sáng mặt trời cung cấp từ một số chất hóa học nhất định đã được bắt đầu. Về mặt kỹ thuật nó là sự quang hợp, nhưng nó không để lại lượng oxy dư thừa. Có thể sự đa dạng về các sự kiện quang hợp tạo oxy này đã bắt nguồn từ khoảng 3 tỷ năm trước, hoặc sớm hơn. Hệ thống quang học này đã thúc đẩy sự hình thành các vi sinh vật nguyên thủy, cho phép chúng tái kết hợp carbon dioxide và nước để tạo thành các khối mới cần thiết cho sự sống, kèm theo một nguồn năng lượng dồi dào. Mặc dù qua hàng trăm triệu năm khí oxy "sôi sục" qua các đạo đại dương trên hành tinh, nhưng bầu khí quyển của chúng ta vẫn chưa có nhiều thay đổi. Lý do đằng sau sự thiếu oxy được giải thích là do những cơn mưa thiên thạch trượt qua bầu trời đã để lại các loại khí dễ bay hơi dễ dàng phản ứng với các vết nhỏ nhất của oxy phân tử. Tuy nhiên, dù sự hình thành diễn ra chậm, thì khí oxy nhỏ giọt cũng đã được tích tụ ở mức đáng kể, dẫn đến Sự kiện oxy hóa lớn. Trên lý thuyết hóa học, oxy là một nguyên tố phản ứng khá mạnh. Ngày nay, chúng ta có các enzym chuyên biệt để hạn chế tối đa những tác hại mà oxy tự do có thể gây ra cho các phân tử hữu cơ mỏng manh hơn, chẳng hạn như DNA. Vì vậy, có thể khẳng định rằng, các sinh vật ban đầu đã có sự thích nghi rất tốt để đối phó với sự thiếu oxy, nếu không chúng sẽ chết hàng loạt. Những nghiên cứu về đồng vị bị chôn vùi trong các khoáng chất khoảng 2 tỷ năm tuổi cho thấy nồng độ oxy giảm xuống khi carbon vị cô lập trong các vi khuẩn. Tuy nhiên, việc giải thích về những tài liệu cổ này được cho là không chính xác, các nghiên cứu khác đã đặt các câu hỏi giả định, cho thấy sự sụt giảm oxy có thể không đến từ những tổn thất về sinh mạng. Một cột mốc đáng nhớ, vào khoảng 600 triệu năm trước, nồng độ oxy phân tử trong bầu khí quyển của chúng ta cuối cùng đã đạt khoảng 21%. Khá trùng hợp là giai đoạn lịch sử này cũng ghi nhận sự xuất hiện phức tạp của hệ sinh vật. Vẫn khó để khẳng định về vai trò của oxy vào thời điểm đó. Ngày nay, oxy là phương tiện cần để giải phóng một nguồn cung cấp lớn từ năng lượng từ các hydrocacbon - nhiên liệu hoàn hảo cho sự di chuyển cho sinh vật đa bào hiện đại. Khi Mặt Trời còn chiếu sáng, thực vật còn nở hoa, và quá trình quang hợp diễn ra mạnh mẽ thì hành tinh của chúng ta sẽ vẫn luôn duy trì một lượng oxy nhất định trong bầu khí quyển. Tuy nhiên, sự cân bằng này sẽ không bao giờ là vĩnh viễn. Theo các nhà khoa học dự đoán, khoảng 1 tỷ năm nữa, bức xạ mặt trời sẽ đủ mạnh để tách carbon dioxide ra. Nếu không đủ khí, quá trình quang hợp sẽ bị kìm hãm, kéo theo sự giảm sút oxy đáng kể.
 Một vụ đốt nương rẫy trong rừng Amazon ở Machadinho do Oeste, bang Rondonia, Brazil ngày 2-9-2019 - Ảnh: REUTERS Theo tạp chí National Geographic (Địa lý Quốc gia), con số này đã bị thổi phồng. Nhiều nhà khoa học những ngày gần đây đã lên tiếng "nói lại cho rõ" về đóng góp của Amazon với lượng oxy ròng trên Trái đất. Theo đó, bù trừ hoạt động quang hợp ban ngày (sản xuất khí oxy) và quá trình ngược lại vào ban đêm (sản xuất khí CO2), lợi ích về oxy do rừng Amazon mang lại có thể bằng không (0). Nhà khoa học về Trái đất Michael Coe, giám đốc chương trình Amazon tại Trung tâm nghiên cứu Woods Hole ở Massachusetts (Mỹ) khẳng định: "Có rất nhiều lý do chúng ta cần bảo vệ và gìn giữ rừng Amazon nhưng khí oxy không phải là một trong các lý do đó". Ông Yadvinder Malhi, nhà sinh thái học về hệ sinh thái của Đại học Oxford, cho biết theo tính toán của ông trong một nghiên cứu năm 2010, các khu rừng nhiệt đới trên Trái đất phụ trách khoảng 34% lượng quang hợp trên mặt đất. Theo tỉ lệ diện tích, rừng Amazon chiếm khoảng một nửa trong số đó, tức khoảng 16% oxy. Tỉ lệ này giảm xuống chỉ còn 9% nếu tính cả lượng oxy do các loài sinh vật phù du trong đại dương tạo ra. Nhà khoa học khí hậu Jonathan Foley, giám đốc dự án phi lợi nhuận Drawdown chuyên nghiên cứu các giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu, thậm chí còn đưa ra ước tính khiêm tốn hơn, chỉ 6%. Rừng Amazon bị suy thoái do các hoạt động khai thác gỗ và nông nghiệp, ảnh chụp ngày 28-8-2019 Ảnh: REUTERS Tuy nhiên, cây không chỉ hút khí CO2 và thải ra khí oxy. Cây cũng cần oxy trong quá trình hô hấp tế bào - quá trình chuyển hóa đường tích lũy trong ngày thành năng lượng. Vì vậy, vào ban đêm, khi không có mặt trời để quang hợp, cây hấp thụ oxy cho hoạt động chuyển hóa. Nhóm nghiên cứu của ông Malhi cho rằng cây hấp thụ hơn một nửa lượng oxy chúng tạo ra. Phần oxy còn lại có thể bị vô số vi khuẩn sống ở Amazon sử dụng để phá vỡ các chất hữu cơ chết trong rừng. Do đó, sau khi bù trừ, tác dụng cung cấp oxy của rừng Amazon, hoặc các quần xã sinh vật khác đều dao động quanh mức 0. Scott Denning, nhà khoa học về khí quyển tại Đại học bang Colorado, khẳng định: Do có sự cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ oxy, các hệ sinh thái hiện đại hầu như không làm tăng mức oxy trong khí quyển. Trên thực tế, oxy mà chúng ta hít thở là nhờ hoạt động tích lũy oxy của hệ thực vật phù du trong đại dương qua hàng tỉ năm. Sở dĩ Trái đất tích lũy được lượng oxy này là do các sinh vật phù du bị kẹt dưới đáy đại dương trước khi chúng bị thối rữa. Ngược lại, nếu vi khuẩn phân hủy chúng, oxy sẽ được sử dụng vào quá trình đó. Lượng oxy trung bình trong khí quyển đã được tích lũy trong một khoảng thời gian địa chất rộng lớn và không thực sự bị ảnh hưởng bởi quá trình quang hợp đang diễn ra. Đốt rừng Amazon ở Porto Velho, Brazil ngày 31-8-2019 - Ảnh: REUTERS "Huyền thoại" về việc rừng Amazon góp 20% oxy cho Trái đất đã tồn tại nhiều thập kỷ mà nguồn gốc của tuyên bố này không rõ ràng. Các nhà nghiên cứu Malhi và Coe cho rằng nó có thể xuất phát từ thông tin ước lượng rằng Amazon đóng góp khoảng 20% lượng oxy quang hợp trên mặt đất. Thông tin này đã được dẫn sai, thành "20% lượng oxy trong khí quyển". Tuy nhiên, dù không có vai trò về oxy, không có nghĩa là rừng Amazon không quan trọng. Ở trạng thái nguyên sinh, nó có công lớn trong việc hấp thu CO2 khỏi khí quyển, có vai trò như một cái máy điều hòa không khí khổng lồ làm mát trái đất. Nó là công cụ mạnh nhất chúng ta có trong việc giảm thiểu biến đổi khí hậu, cùng với các khu rừng nhiệt đới khác ở miền trung châu Phi và châu Á. Nữ thổ dân bộ lạc Shanenawa ở bang Acre, Brazil, ngày 1-9- 2019 - Ảnh: REUTERS Carlos Nobre, nhà khoa học về khí hậu của khoa sau đại học Đại học Sao Paulo, khẳng định: "Amazon giữ vai trò quan trọng trong việc ổn định chu kỳ mưa ở Nam Mỹ, là đất lành của người dân tộc bản địa và vô số các loài động, thực vật. Đây là hệ sinh thái đa dạng bậc nhất trên mặt đất nhưng sự giàu có của Amazon đang bị đe dọa nghiêm trọng bởi biến đổi khí hậu và suy thoái rừng. Ví Amazon là lá phổi xanh của Trái đất có ý nghĩa chính về biểu tượng. Đối với các nhà khoa học, điều này không hợp lý vì phổi cần oxy chứ không phải sản xuất ra khí oxy. Có thể chúng ta cần một biểu tượng khác cho rừng Amazon thay cho hình ảnh lá phổi xanh".
|
