Theo tác giả Bärbel Hönisch, nhà cổ đại dương học tại trạm quan sát trái đất, trường đại học Columbia “Những gì chúng ta làm hiện nay đều được ghi lại trong cấu trúc địa chất” và “Chúng ta biết rằng cuộc sống trên trái đất đã trải qua các quá trình axít hóa đại dương nhưng đã không làm mất đi các loài sinh vật vì chúng được thay thế bởi các loài mới sau khi loài cũ mất đi. Nhưng nếu lượng khí thải carbon từ các hoạt động công nghiệp vẫn giữ mức tăng như hiện tại chúng ta sẽ mất những sinh vật mà chúng ta đang bảo vệ như: rạn san hô, các động vật hai mảnh vỏ, cá hồi.”   

Các đại dương hoạt động giống như một miếng bọt biển để hút khí carbon dioxide dư thừa từ không khí, khí này sẽ phản ứng với nước biển để tạo thành axit cacbonic và qua thời gian bị trung hòa bởi lớp đá carbonat ở đáy biển. Tuy nhiên, nếu lượng khí carbon dioxide đi vào đại dương quá nhiều và nhanh, nó có thể làm cạn kiệt các ion carbonat làm cho san hô, động vật thân mềm và một số loài sinh vật phù du không thể tạo được lớp vỏ.

Tổng hợp hàng trăm kết quả nghiên cứu có được về cổ đại dương học, các nhà nghiên cứu tìm thấy bằng chứng về một lần đại dương bị axit hóa nhanh như ngày nay trong vòng 300 triệu năm qua: đó là thời kỳ được gọi là tối đa nhiệt thế Paleocene-Eocene (Paleocene-Eocene Thermal Maxima, PETM). Vào thời kỳ PETM, trong lõi trầm tích đại dương xuất hiện một lớp bùn nâu được bao phủ ở hai phía bằng các hóa thạch sinh vật phù du. Một sự tăng đột biến khí carbonic làm cho trái đất nóng hơn và các đại dương bị axit hóa vào khoảng 56 triệu năm trước. Trong khoảng 5000 năm, hàm lượng carbonic trong khí quyển đã tăng gấp đôi lên 1.800ppm và nhiệt độ toàn cầu tăng khoảng 6^oC. Các sinh vật phù du có vỏ carbon bị ăn mòn và chết tạo thành lớp bùn màu nâu mà các nhà khoa học tìm thấy trong lõi trầm tích đại dương ngày nay. Như vậy có một nửa số loài trùng lỗ sống đáy thuộc nhóm động vật đơn bào đã bị tuyệt chủng, do đó các sinh vật cao hơn trong chuỗi thức ăn có thể cũng biến mất theo. Đồng tác giả Ellen Thomas, nhà nghiên cứu cổ đại dương học ở trường đại học Yale cho biết: “Điều bất thường đó đã làm mất đi từ 5 đến 10% tổng số loài trên trái đất”. Các nhà khoa học cũng ước tính rằng nồng độ axit đại dương (pH) có thể đã bị giảm đi khoảng 0,45 đơn vị khi có sự phun trào khí carbonic từ hoạt động núi lửa vào trong bầu khí quyển ở thời kỳ này.  

"Các nhà khoa học đã tổng hợp và đánh giá bằng chứng cho đến nay trong lịch sử Trái đất," Candace Major, trưởng nhóm nghiên cứu thuộc Phòng Khoa học biển, Quỹ Khoa học Quốc gia (NSF), tài trợ cho nghiên cứu này cho biết thêm "Hiện tượng axit hóa đại dương chúng ta đang thấy hôm nay là chưa từng có. Thậm chí ngay cả khi nhìn qua ống kính của 300 triệu năm qua, một kết quả của tốc độ cực nhanh do chúng ta đang làm thay đổi thành phần hóa học của bầu khí quyển và đại dương ". Trong hàng trăm năm qua, việc tăng khí carbon dioxide từ các hoạt động của con người đã làm giảm độ pH trong đại dương khoảng 0,1 đơn vị, một tỷ lệ quá trình axit hóa nhanh hơn ít nhất 10 lần so với 56 triệu năm trước, Hönisch cho biết thêm.

Theo dự đoán của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) thì độ pH sẽ giảm thêm 0,2 đơn vị vào năm 2100, nâng cao khả năng mà chúng ta có thể sớm nhìn thấy quá trình axit hóa đại dương tương tự như những gì đã quan sát được trong thời kỳ PETM. Nhưng nó sẽ không diễn biến nhanh như những thảm họa đã xảy ra cho trái đất như thời kỳ trước đó.

Kết quả nghiên cứu cũng tìm thấy hai thời kỳ khác tương ứng cho quá trình axit hóa đại dương gây tuyệt chủng trên trái đất là do hoạt động của núi lửa cách đây khoảng 252 và 201 triệu năm trước tương đương với cuối kỷ Permi và Trias. Tuy nhiên các tác giả cũng lưu ý rằng trầm tích đại dương có độ tuổi khoảng 180 triệu năm đã được quay vòng theo chu trình để đi sâu vào vỏ trái đất nên có ít thông tin hơn.

Trong suốt cuối kỷ Permian còn được gọi là “Hủy diệt hàng loạt – Great Dying” vào khoảng 252 triệu năm trước đã làm khoảng 96% các dạng sống trên trái đất bị biến mất. Nguyên nhân gây ra sự tuyệt chủng lớn này được biết đến là do hiệu ứng “Bẫy Siberia” ở Nga với sự phun trào của núi lửa. Hơn 20.000 năm sau đó, lượng khí carbon trong khí quyển tăng lên đáng kể. Các nhà khoa học cũng tìm thấy bằng chứng ở những vùng đại dương chết, đa số tàn dư của sinh vật có hàm lượng carbon cao trong máu do nghèo carbonat trong nước biển, ở mức độ như vậy sinh vật không thể phục hồi lại do sự thay đổi pH hoặc carbonat trong đại dương.

Vào cuối kỷ Triat, khoảng 201 triệu năm trước, một vụ phun trào hàng loạt núi lửa lần thứ hai đã làm tan rã siêu lục địa Pangaea, tăng gấp đôi lượng khí carbonic trong khí quyển và gây ra một làn sóng hủy diệt khác. Các rạn san hô bị phá hủy và toàn bộ lớp sinh vật biển răng nón (conodont) đã tuyệt chủng. Trên đất liền, xuất hiện loại khủng long Tyrannosaurus rex ăn thịt các động vật ăn thực vật lớn và kỷ Jura bắt đầu.

Chính sự tuyệt chủng lớn của các loài nhiệt đới này đã dẫn dắt một số nhà khoa học cho rằng quá trình nóng lên toàn cầu là nguyên nhân gây ra sự tuyệt chủng chứ không hẳn là quá trình axit hóa đại dương.

Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy sự tuyệt chủng của khủng long trong kỷ Jura là kết quả của một tiểu hành tinh rơi xuống trái đất cách đây 65 triệu năm trước chứ không có liên quan gì với quá trình đại dương bị axit hóa. Kết quả va chạm này đã tạo thành các loại khí độc hại và gây cháy làm tăng lượng khí carbon dioxit trong khí quyển. Quá trình này đã làm một số loài sinh vật phù du bị tuyệt chủng nhưng các rạn san hô và trùng lỗ sống đáy vẫn tồn tại.

Trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học cố gắng để mô phỏng axit hóa đại dương cận đại, nhưng số lượng các biến đang sử dụng như: carbon dioxide cao và nhiệt độ ấm hơn, giảm độ pH và nồng độ oxy hòa tan trong nước biển rất khó mô phỏng.

Một lựa chọn thay thế khác bằng cách thực hiện điều tra kinh điển (paleo-record) là nghiên cứu lượng carbon tự nhiên thoát ra từ núi lửa ở ngoài khơi và người ta kỳ vọng có thể thấy được mức độ axit hóa vào năm 2100.

Trong một nghiên cứu gần đây ở rạn san hô ngoài khơi Papua New Guinea, các nhà khoa học đã tìm thấy rằng trong thời gian tiếp xúc lâu dài với hàm lượng carbon dioxide cao và độ pH thấp hơn 0,2 đơn vị so với thời điểm hiện tại ở pH 7,8 (theo dự báo IPCC, 2100) – đa dạng sinh học và sự tái tạo ở rạn san hô đã có nhiều tổn thất.

Theo ScienceDaily (Mar. 7, 2012) _ Nguyễn Hoàng Minh dịch.