Ngày nay, chúng ta biết đến Trái Đất với tên gọi "Hành tinh xanh" nhờ vào màu xanh lam tuyệt đẹp của các đại dương. Nhưng nếu bạn có thể du hành ngược thời gian về 3 tỷ năm trước, bạn sẽ thấy một khung cảnh hoàn toàn khác: một thế giới với các đại dương màu xanh lục, đục ngầu. Nguyên nhân đằng sau sự biến đổi màu sắc ngoạn mục này là một câu chuyện về hóa học, địa chất và sự trỗi dậy của sự sống.
Trái Đất Sơ khai - Một Thế giới Sắt hòa tan
Để hiểu được màu xanh lục của đại dương cổ đại, chúng ta cần biết về hai trạng thái của sắt:
- Sắt II (ferrous, Fe²⁺): Dạng sắt này hòa tan tương đối tốt trong nước.
- Sắt III (ferric, Fe³⁺): Dạng sắt này (thành phần chính của gỉ sét) hầu như không hòa tan trong nước.
Trong hàng tỷ năm đầu tiên của lịch sử Trái Đất, bầu khí quyển hầu như không có oxy tự do (O₂). Môi trường "khử" này cho phép một lượng sắt khổng lồ, được rửa trôi từ đất đá, hòa tan vào các đại dương dưới dạng sắt II (Fe²⁺). Giống như khi bạn hòa tan đường vào cà phê, sắt hòa tan vào nước biển, và dung dịch sắt II này đã nhuộm toàn bộ các đại dương trên hành tinh thành một màu xanh lục mờ đục.
Cuộc Cách mạng Oxy và "Cơn mưa Gỉ sét"
Sự thay đổi bắt đầu khi một dạng sống mới xuất hiện và phát triển mạnh mẽ: vi khuẩn lam (cyanobacteria), thường được tìm thấy trong các cấu trúc hóa thạch gọi là đá stromatolite. Những vi sinh vật này là những nhà cách mạng thực sự, vì chúng đã phát triển khả năng quang hợp – một quá trình lấy năng lượng từ mặt trời và thải ra oxy như một chất thải.
Trong hàng triệu năm, những vi khuẩn lam này đã bơm một lượng oxy khổng lồ vào đại dương. Oxy lập tức phản ứng với sắt II (Fe²⁺) hòa tan, oxy hóa nó thành sắt III (Fe³⁺). Như đã đề cập, sắt III không hòa tan, vì vậy nó kết tủa thành các hạt gỉ sét nhỏ li ti.
Quá trình này đã tạo ra một hiện tượng toàn cầu được gọi là "cơn mưa gỉ sét". Hàng nghìn tỷ tấn gỉ sét đã từ từ lắng xuống đáy đại dương. Trong một khoảng thời gian tương đối ngắn về mặt địa chất, các đại dương có thể đã chuyển sang màu đỏ đục khi gỉ sét hình thành, nhưng vì các hạt này nhanh chóng chìm xuống, nước biển dần trở nên trong hơn.
Bình minh của Đại dương Xanh và Di sản Sắt
Một khi toàn bộ sắt hòa tan trong các đại dương đã bị "gỉ sét hóa" và lắng đọng xuống đáy, nước biển trở nên trong vắt. Đồng thời, oxy tiếp tục tích tụ, tràn từ đại dương lên bầu khí quyển. Khi nồng độ oxy trong khí quyển đủ cao, nó bắt đầu tán xạ ánh sáng mặt trời, tạo ra bầu trời màu xanh lam mà chúng ta thấy ngày nay. Chính sự phản chiếu của bầu trời xanh này lên mặt nước trong vắt đã mang lại cho các đại dương màu xanh lam quen thuộc.
Câu chuyện này không chỉ là phỏng đoán. Bằng chứng vững chắc nhất nằm ngay dưới chân chúng ta. "Cơn mưa gỉ sét" cổ đại đã tạo ra những lớp trầm tích khổng lồ dưới đáy biển. Qua hàng tỷ năm, những lớp này đã bị nén chặt lại thành đá, tạo nên thứ mà ngày nay chúng ta gọi là Các Thành tạo Sắt Dải (Banded Iron Formations).
Đây là những vỉa đá có các dải màu đỏ của oxit sắt xen kẽ với các lớp đá phiến sét. Điều đáng kinh ngạc là, hầu hết toàn bộ lượng sắt mà nền văn minh nhân loại sử dụng ngày nay – từ việc xây dựng các tòa nhà chọc trời đến chế tạo ô tô – đều được khai thác từ chính những lớp gỉ sét cổ đại này. Di sản của các đại dương màu xanh lục vẫn đang định hình thế giới hiện đại của chúng ta theo những cách hữu hình nhất.
