Sinh vật phù du tạo mây thế nào? Thí nghiệm CLOUD hé lộ bí mật thay đổi mọi dự báo khí hậu

Gần 50 năm qua, các nhà khoa học vẫn tranh luận liệu những sinh vật phù du nhỏ bé dưới đáy đại dương có thể giúp điều hòa khí hậu Trái Đất hay không. Một thí nghiệm mang tính bước ngoặt tại CERN vừa đưa ra bằng chứng xác thực nhất cho đến nay: câu trả lời là CÓ – và các mô hình khí hậu hiện tại đã bỏ sót một mảnh ghép quan trọng.

Vào tháng 6 năm 2026, Hợp tác CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets) tại CERN đã công bố kết quả trên tạp chí Nature, chứng minh rằng axit methanesulfonic (MSA) – một hợp chất được tạo ra từ khí thải của sinh vật phù du – là tác nhân quan trọng hơn nhiều trong việc hình thành các hạt nhân tạo mây so với những gì giới khoa học từng biết . Phát hiện này có tác động ngay lập tức đến độ chính xác của các mô hình khí hậu và các dự báo về sự nóng lên toàn cầu trong tương lai.

Con đường từ Sinh vật phù du đến Mây

Chuỗi phản ứng bắt đầu từ thực vật phù du biển (phytoplankton). Trong quá trình quang hợp, những vi sinh vật này giải phóng dimethyl sulfide (DMS) – chất khí tạo nên mùi đặc trưng của biển . Trong khí quyển, DMS bị oxy hóa bởi các phản ứng với gốc hydroxyl, tạo ra cả axit sulfuric và axit methanesulfonic (MSA) .

Điều mà thí nghiệm CLOUD hé lộ là MSA không phải là một sản phẩm phụ tầm thường. Trong điều kiện khí quyển lạnh – điển hình ở tầng đối lưu trên của biển và các vùng cực – MSA hoạt động như một tác nhân hiệu quả thúc đẩy sự hình thành và phát triển của các hạt mới, thể hiện tính chất siêu bay hơi thấp tương đương với axit sulfuric . Các hạt này phát triển thành các hạt nhân ngưng tụ mây (CCN), những “hạt mầm” xung quanh đó các giọt nước trong mây hình thành .

Cơ chế này đặc biệt hiệu quả trong không khí biển lạnh và sạch, nơi mà chỉ riêng axit sulfuric không thể tạo ra các hạt nhân một cách hiệu quả .

Tại sao đây là một bước ngoặt khoa học?

Trong nhiều thập kỷ, “giả thuyết CLAW” (đặt theo tên các nhà đề xuất Charlson, Lovelock, Andreae và Warren) cho rằng khí thải DMS từ sinh vật phù du có thể điều hòa khí hậu thông qua việc hình thành mây . Nhưng cơ chế này bị coi là yếu hoặc không chắc chắn . Các thí nghiệm CLOUD hiện chứng minh rằng con đường do MSA dẫn dắt là một hướng đi chính, đã bị bỏ qua trước đây – đặc biệt là ở các khu vực quan trọng về khí hậu như Nam Đại Dương và Bắc Cực .

“Sinh quyển biển có thể có khả năng bù đắp tốt hơn cho sự suy giảm các sol khí nhân tạo trong tương lai so với suy nghĩ trước đây,” Hợp tác CLOUD tuyên bố .

Độ chính xác của mô hình khí hậu: Khoảng trống 50% trong nồng độ CCN

Hầu hết các mô hình khí hậu toàn cầu đều không bao gồm quá trình hình thành hạt mới do MSA thúc đẩy. Khi dữ liệu CLOUD được tích hợp vào mô hình sol khí-khí hậu toàn cầu EMAC, kết quả thật đáng kinh ngạc: việc đưa vào quá trình hình thành và phát triển hạt do MSA dẫn dắt đã làm tăng ít nhất 50% nồng độ hạt nhân ngưng tụ mây (CCN) trên khắp Nam Đại Dương và các vùng cực .

Đây là một tác động lớn tại một trong những khu vực quan trọng nhất về khí hậu trên Trái Đất. Các nghiên cứu quan sát còn cho thấy: trên các đám tảo nở hoa, số lượng giọt nước trong mây có thể tăng gấp đôi, và bán kính giọt nước có thể giảm 14%, tạo ra hiệu ứng bức xạ sóng ngắn lên tới -15 W/m² ở đỉnh khí quyển – tương đương với hiệu ứng gián tiếp của sol khí ở các khu vực ô nhiễm nặng .

Khi các sol khí nhân tạo từ con người giảm xuống (nhờ chính sách không khí sạch), các sol khí tự nhiên từ sinh vật phù du có thể đảm nhận một phần vai trò tạo mầm mây, làm thay đổi các dự báo về cách mây biến đổi trong một tương lai sạch hơn .

Ý nghĩa đối với các dự báo về sự nóng lên trong tương lai

Những phát hiện này cho thấy vòng phản hồi DMS-mây của sinh quyển có thể mạnh hơn so với giả định trong các mô hình IPCC hiện tại. Điều này có nghĩa là có thể tồn tại một vòng phản hồi tiêu cực tự nhiên, góp phần chống lại sự nóng lên:

• Làm mát mạnh nhất ở các vùng cực: Các nghiên cứu mô hình chỉ ra rằng khi khí thải DMS tăng lên trên toàn cầu, hiệu ứng làm mát mạnh nhất xảy ra ở Bắc Cực, liên quan đến những thay đổi trong vòng phản hồi băng-biển (albedo) .

• Giảm thiểu tiềm năng khuếch đại Bắc Cực: Nếu vòng phản hồi sinh vật phù du-mây tăng cường khi Trái Đất ấm lên (vì đại dương ấm hơn có thể làm tăng hoạt động sinh học và khí thải DMS), điều này có thể làm chậm tốc độ nóng lên dự kiến ở Bắc Cực .

• Sự không chắc chắn lớn hơn về độ nhạy khí hậu: Vì con đường MSA vắng mặt trong hầu hết các mô hình hiện tại, độ nhạy khí hậu thực tế (mức độ nóng lên xảy ra với một lượng CO₂ tăng nhất định) có thể bị ảnh hưởng.

Những lưu ý quan trọng

Sức mạnh của vòng phản hồi này vẫn còn không chắc chắn. Một số nghiên cứu trước đây cho thấy độ nhạy cảm thấp của CCN đối với những thay đổi về khí thải DMS trên quy mô toàn cầu, và giả thuyết CLAW từng gây tranh cãi . Các phát hiện của CLOUD làm sống lại và củng cố lập luận, nhưng việc tích hợp đầy đủ hóa học MSA vào các mô hình hệ thống Trái Đất và xác nhận với các quan sát thực tế vẫn đang được tiến hành . Các kết quả này rất mới (được công bố vào ngày 24–25 tháng 6 năm 2026) và chưa được cộng đồng mô hình hóa khí hậu rộng lớn hơn đánh giá.

Các bước tiếp theo

Thí nghiệm CLOUD tiếp tục cung cấp hiểu biết về cơ chế hình thành các hạt aerosol, có thể được tham số hóa vào các mô hình khí hậu . Các bước chính tiếp theo bao gồm: tích hợp hóa học MSA vào các mô hình hệ thống Trái Đất đẳng cấp IPCC, xác nhận các hiệu ứng mô hình hóa thông qua các quan sát thực địa trên Nam Đại Dương và Bắc Cực, và đánh giá xem vòng phản hồi có thể thay đổi như thế nào trong các kịch bản nóng lên khác nhau.

Điều đã rõ ràng: sinh vật biển có thể có tiếng nói lớn hơn trong khí hậu tương lai so với những gì các mô hình từng cho phép.