Thông điệp của 'vòng tròn thần tiên'

Cách bờ biển khoảng 80-140 km, tại sa mạc Namib, là hàng triệu “vòng tròn thần tiên” - những mảng trống hình tròn trên đồng cỏ, mỗi mảng rộng vài mét. Các nhà khoa học đã băn khoăn về nguồn gốc của chúng suốt hàng chục năm. Và rồi người ta lại tìm thấy những cấu trúc tương tự ở Pilbara, miền Tây Australia.

Thần tiên hay thiên nhiên?

Người Himba sống tại sa mạc Namib gọi những mảng đất tròn, khô được bao quanh bởi thảm thực vật này, là “dấu chân của các vị thần”, do “tổ tiên nguyên thủy của họ, Mukuru” tạo ra. Có ý kiến cho rằng đây đơn thuần là hoạt động của mối mọt, sự hình thành của những loại thực vật bản địa hay thậm chí là ô nhiễm khoáng chất phóng xạ...

Khu bảo tồn thiên nhiên NamibRand, một trong những nơi có vòng tròn thần tiên ở Namibia. Ảnh: Stephan Getzin.

Các vòng tròn thần tiên có kích thước đường kính từ khoảng hơn 3,5m đến gần 35m, gồm các mảng đất trống có cỏ bao quanh, thường xuất hiện tại môi trường nóng, khô cằn với đất cát có hàm lượng nitơ thấp và chỉ nhận được lượng mưa từ 10-30 cm hàng năm. Kết cấu và trật tự chặt chẽ giữa các vòng tròn là thứ khiến chúng khác biệt với các loại khoảng trống thực vật khác. Những vòng tròn có thể tập hợp thành từng nhóm kéo dài hàng km. Theo đánh giá của giới khoa học, các mô hình giống như vòng tròn thần tiên đã giúp ổn định hệ sinh thái, tăng khả năng chống chịu của khu vực trước những xáo trộn như lũ lụt hoặc hạn hán nghiêm trọng.

Hai quan điểm phổ biến cho rằng những vòng tròn bí ẩn này được tạo ra bởi mối hoặc thực vật tranh giành nguồn nước hạn chế. Nhiều nghiên cứu trước đây thường cũng nghiêng về giả thuyết là hệ sinh thái tự nhiên của một loài mối cát có tên khoa học Psammotermes allocerus, loài sinh vật biến hoang mạc Namib thành nhà của chúng từ lâu. Một số nghiên cứu cho thấy những đàn mối nằm bên dưới hầu hết các vòng tròn cằn cỗi giáp thảm thực vật. Giả thuyết cho rằng những đàn mối lớn xâm chiếm và giao tranh lẫn nhau, nhưng khi các đàn có kích thước tương tự đối đầu, chúng không thể tiêu diệt lẫn nhau, do đó đã tự tạo ra những vùng đệm không có mối giữa chúng.

Các nhà khoa học trước đây chỉ phát hiện các vòng tròn thần tiên ở những vùng đất khô cằn thuộc sa mạc Namib ở Namibia hay vùng hẻo lánh phía Tây Australia. Tuy nhiên, trong nghiên cứu mới có sự giúp sức của trí tuệ nhân tạo (AI) được công bố hạ tuần tháng 9-2023, nhà sinh thái học Fernando Maestre làm việc tại Viện Hàn lâm khoa học quốc gia Mỹ (PNAS) cho biết nhóm của ông ghi nhận vòng tròn thần tiên xuất hiện ở hàng trăm địa điểm khác trên khắp 15 quốc gia, trải dài tới 3 lục địa, mở rộng hơn cánh cửa giúp giới khoa học tìm hiểu bản chất những vòng tròn thần tiên này và sự hình thành của chúng trên quy mô toàn cầu.

Các nhà nghiên cứu của PNAS đã phân tích các dữ liệu chứa hình ảnh vệ tinh có độ phân giải cao về nhiều vùng đất hoặc hệ sinh thái khô cằn, nơi ghi nhận lượng mưa thấp trên khắp thế giới. Để tìm kiếm các mẫu giống như vòng tròn thần tiên, các nhà khoa học sử dụng “mạng lưới thần kinh nhân tạo”, hệ thống các máy tính và thiết bị điện toán được kết nối mô phỏng một phần cách hoạt động của các nơ-ron thần kinh trong não người.

Các chuyên gia nhập hơn 15.000 hình ảnh vệ tinh được chụp ở Namibia và Australia, gồm một nửa hiển thị các vòng tròn thần tiên và một nửa còn lại thì không, để mạng lưới thần kinh nhân tạo học tập và lưu trữ. Sau đó, họ cung cấp cho mạng lưới một tập dữ liệu với các chế độ xem vệ tinh của gần 575.000 lô đất trên khắp thế giới, mỗi lô có diện tích khoảng 1 hecta, bao phủ khoảng 41% bề mặt đất liền của Trái Đất. Công việc tiếp theo thuộc về AI khi mạng lưới thần kinh nhân tạo này quét hình ảnh thảm thực vật trong những bức ảnh chụp, xác định các mẫu hình tròn lặp đi lặp lại giống với vòng tròn thần tiên, đánh giá kích thước và hình dạng của các vòng tròn cũng như vị trí, mật độ và sự phân bố của chúng.

Kết quả cho thấy sự hiện diện của các vòng tròn tương tự tại 263 địa điểm khô cằn, phân bổ chủ yếu tại châu Phi, đặc biệt là vùng Sahel, Tây Sahara và Sừng châu Phi; Madagascar và Trung Tây Á, cũng như miền Trung và Tây Nam Australia.

Thận trọng và tránh gây tranh cãi, Maestre và nhóm nghiên cứu của PNAS mô tả những phát hiện mới của họ là “các kiểu thực vật giống vòng tròn thần tiên”, vì thuật ngữ liên quan luôn được tranh luận sôi nổi, với nhiều luồng quan điểm. Thái độ này không hề thừa. Nhà sinh thái học người Đức Stephan Getzin cho rằng nghiên cứu mới “bỏ qua những tiêu chuẩn định nghĩa về vòng tròn thần tiên”. Getzin và các đồng nghiệp của ông từng lập luận trong một nghiên cứu năm 2021 rằng các cấu trúc “vòng tròn thần tiên” thực sự xuất hiện theo mô hình dạng lưới “cực kỳ chặt chẽ” - một mô hình không khớp với các những gì mà Maestre và các đồng nghiệp tìm thấy.

Những vòng tròn thần tiên từng được cho là chỉ xuất hiện ở những hoang mạc và khí hậu đặc biệt khô cằn.

Cuộc chiến để sinh tồn?

Một nghiên cứu được công bố vào năm 2022 phân tích khá rõ ràng một giả thuyết liên quan đến nguồn nước. Các tác giả của nghiên cứu chỉ ra rằng Sa mạc Namib là một trong những khu vực khô hạn nhất trên thế giới, với lượng mưa vài chục cm mỗi năm.

Tháng 10-2022, tạp chí Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics công bố nghiên cứu của nhóm chuyên gia tại Đại học Gottingen (Georgia Augusta), Đức, ghi nhận cỏ trong vòng tròn thần tiên thường chết ngay sau khi mưa, nhưng lại không ghi nhận hoạt động của mối gây ra các mảng trống. Các nhà khoa học đã tiến hành các phép đo độ ẩm đất liên tục và thấy rằng cỏ xung quanh làm cạn kiệt nước trong vòng tròn. Cảm biến độ ẩm được lắp đặt trong và xung quanh các vòng tròn thần tiên để đo hàm lượng nước từ mùa khô năm 2020 đến cuối mùa mưa 2022. Dữ liệu cho thấy khoảng 10 ngày sau khi mưa, cỏ trong các vòng tròn bắt đầu chết và hầu hết khu vực bên trong vòng tròn hoàn toàn không có cỏ mới nảy mầm. Khoảng 20 ngày sau khi mưa, cỏ trong vòng tròn chết và chuyển màu vàng úa trong khi những đám cỏ bên ngoài vẫn xanh tươi. Kiểm tra rễ của cỏ trong vòng tròn thần tiên, các nhà khoa học nhận thấy rễ của chúng có độ dài tương đương hoặc thậm chí là dài hơn so với đám cỏ bên ngoài.

Nhóm nghiên cứu không tìm thấy bằng chứng sự xuất hiện của mối hay sinh vật ăn rễ cây. Khi phân tích dữ liệu về độ ẩm của đất, các nhà khoa học nhận thấy sự sụt giảm nước của phần đất bên trong và bên ngoài vòng tròn diễn ra rất chậm sau đợt mưa đầu tiên, khi cỏ chưa mọc. Tuy nhiên, khi cỏ xung quanh vòng tròn phát triển, nước trong đất sau mưa sụt giảm rất nhanh diễn ra rất nhanh ở mọi khu vực, kể cả khi hầu như không có cỏ trong các vòng tròn.

Các nhà nghiên cứu lý giải dưới cái nóng dữ dội ở Namib, cỏ liên tục thoát hơi nước và mất nước, từ đó tạo ra các “buồng đất ẩm” xung quanh rễ và nước được hút về phía đó. Tiến sĩ Stephan Getzin, Khoa Mô hình Sinh thái, Đại học Gottingen viết trong nghiên cứu: “Kết quả này khớp với kết quả các nghiên cứu khác cho thấy nước trong loại cát này bốc hơi nhanh chóng theo chiều ngang, kể cả trong khoảng cách lớn hơn 7 mét… Với việc tự tạo ra những vòng tròn thần tiên cách đều nhau, cỏ trở thành các kỹ sư sinh thái và chính chúng hưởng lợi trực tiếp từ nguồn nước được cung cấp bởi các mảng trống thực vật”.

Những nghiên cứu này cho thấy các loài thực vật có khả năng tự sắp xếp đáng kinh ngạc, giúp chúng chống lại những tác động tiêu cực xảy ra khi môi trường ngày càng khô hạn và bất lợi.

Emilio Guirado, chuyên gia tại Đại học Alicante ở Tây Ban Nha, thành viên nhóm nghiên cứu PNAS, chia sẻ trên tạp chí chuyên ngành: “Có nhiều giả thuyết liên quan đến sự hình thành của các vòng tròn thần tiên, chúng có thể là sự tự tổ chức của thảm thực vật. Các loại côn trùng xã hội như mối, xây tổ cách nhau những khoảng cách nhất định, cũng có thể tạo nên vòng tròn thần tiên. Một giả thuyết khác có thể là mủ độc của Euphorbia - một chi thực vật mọng nước… Chúng tôi hy vọng thông tin mà mình công bố trong nghiên cứu có thể cung cấp cho các nhà khoa học trên thế giới những hướng nghiên cứu mới giúp giải đáp những băn khoăn về sự hình thành vòng tròn thần tiên. Thông tin này cũng có thể mở ra cơ hội nghiên cứu về khả năng các vòng tròn thần tiên có thể là dấu hiệu về sự suy thoái hệ sinh thái do biến đổi khí hậu”.

Trái Đất, được cho là hành tinh duy nhất trong Hệ Mặt Trời có sự sống và được hình thành cách đây khoảng 4,6 tỷ năm, ẩn chứa nhiều điều mà con người chưa thể khám phá hết. Sự xuất hiện của các vòng tròn thần tiên tại nhiều nơi trên hành tinh này, không rõ đã có từ lâu hay mới gần đây, liệu có phải là thông điệp riêng mà Trái Đất đang cố gắng gửi đến con người trước những biến đổi cực đoan của khí hậu và môi trường?

Thái Hân