Đồng bằng biển thẳm (Abyssal plain)

Sự hình thành

Đồng bằng biển thẳm được hình thành do quá trình tích tụ lâu dài của các trầm tích mịn, bao gồm:

• Trầm tích lục địa: Được vận chuyển từ đất liền ra biển thông qua sông ngòi, gió và băng trôi. Đây là nguồn trầm tích chính, mang theo đất sét, cát mịn và các mảnh vụn khoáng chất khác.
• Trầm tích sinh học: Bao gồm xác sinh vật phù du (như tảo cát, phóng xạ trùng) và các sinh vật biển khác. Khi những sinh vật này chết đi, vỏ và xương của chúng chìm xuống đáy biển, góp phần tạo nên lớp trầm tích. Quá trình này còn được gọi là “tuyết biển”.
• Trầm tích bụi vũ trụ: Các hạt bụi nhỏ từ không gian rơi xuống Trái Đất và tích tụ dưới đáy đại dương. Mặc dù đóng góp ít hơn so với các nguồn khác, nhưng bụi vũ trụ vẫn là một phần của quá trình hình thành trầm tích.

Các trầm tích này từ từ lấp đầy các chỗ trũng và gồ ghề trên đáy đại dương, tạo thành bề mặt phẳng đặc trưng của đồng bằng biển thẳm. Quá trình này được gọi là pelagic sedimentation. Lớp trầm tích này có thể dày đến hàng trăm mét, effectively làm phẳng đáy biển và tạo nên một môi trường sống độc đáo.

Đặc điểm

Đồng bằng biển thẳm sở hữu những đặc điểm độc đáo, khác biệt hoàn toàn so với các môi trường sống trên cạn:

• Độ sâu: Nằm ở độ sâu lớn, thường từ 3.000 đến 6.000 mét, dưới áp suất nước cực lớn. Áp suất ở độ sâu này có thể lên đến hàng trăm lần áp suất khí quyển.
• Địa hình: Bề mặt rất bằng phẳng, với độ dốc nhỏ hơn $1:1000$. Đây là một trong những môi trường bằng phẳng nhất trên Trái Đất.
• Nhiệt độ: Thấp, thường từ $1^oC$ đến $4^oC$. Sự ổn định nhiệt độ này là một đặc điểm quan trọng của môi trường biển sâu.
• Ánh sáng: Không có ánh sáng mặt trời chiếu tới. Điều này dẫn đến sự vắng mặt của quá trình quang hợp và ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn.
• Dinh dưỡng: Nghèo dinh dưỡng ở phần lớn khu vực, ngoại trừ các khu vực gần miệng phun thủy nhiệt. Nguồn dinh dưỡng chủ yếu đến từ “tuyết biển”, là xác sinh vật chìm xuống từ tầng nước trên.
• Sinh vật: Mật độ sinh vật thấp, bao gồm các loài thích nghi với môi trường tối, lạnh và áp suất cao, như hải sâm, sao biển, giun biển và một số loài cá đặc biệt. Những sinh vật này thường có những đặc điểm thích nghi đặc biệt để tồn tại trong môi trường khắc nghiệt.

Ý nghĩa

Đồng bằng biển thẳm đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái và địa chất của Trái Đất:

• Lưu trữ trầm tích: Đồng bằng biển thẳm đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ trầm tích và ghi lại lịch sử địa chất của Trái Đất. Phân tích trầm tích biển sâu có thể cung cấp thông tin về khí hậu, sự sống và các quá trình địa chất trong quá khứ.
• Tài nguyên khoáng sản: Một số đồng bằng biển thẳm chứa các khoáng sản có giá trị như các nodule mangan, cobalt và nickel. Tuy nhiên, việc khai thác các tài nguyên này đặt ra nhiều thách thức về công nghệ và môi trường.
• Môi trường sống: Cung cấp môi trường sống cho các loài sinh vật biển đặc biệt. Sự đa dạng sinh học ở biển sâu vẫn còn chưa được khám phá đầy đủ.
• Nghiên cứu khoa học: Là đối tượng nghiên cứu quan trọng để hiểu rõ các quá trình địa chất, sinh học và khí hậu học. Nghiên cứu biển sâu giúp chúng ta hiểu rõ hơn về Trái Đất và sự sống trên đó.

Các mối đe dọa

Mặc dù nằm ở độ sâu lớn, đồng bằng biển thẳm vẫn phải đối mặt với các mối đe dọa từ hoạt động của con người:

• Ô nhiễm: Ô nhiễm nhựa và các chất thải khác từ đất liền có thể tích tụ dưới đáy biển, ảnh hưởng đến môi trường sống của các sinh vật. Vi nhựa là một mối quan ngại đặc biệt, khi chúng có thể xâm nhập vào chuỗi thức ăn.
• Khai thác biển sâu: Khai thác khoáng sản dưới đáy biển có thể gây ra tác động tiêu cực đến môi trường, bao gồm phá hủy môi trường sống và gây ô nhiễm. Cần có những quy định chặt chẽ để đảm bảo khai thác bền vững.
• Biến đổi khí hậu: Sự nóng lên toàn cầu và axit hóa đại dương có thể ảnh hưởng đến các sinh vật sống ở đồng bằng biển thẳm. Sự thay đổi nhiệt độ và độ pH của nước biển có thể gây ra stress và ảnh hưởng đến sự sinh tồn của các loài.

Việc bảo vệ đồng bằng biển thẳm là rất quan trọng để duy trì sự đa dạng sinh học và cân bằng sinh thái của đại dương.

Phân loại đồng bằng biển thẳm

Tuy được mô tả là “bằng phẳng”, đồng bằng biển thẳm không hoàn toàn phẳng lặng. Chúng có thể được chia thành các loại phụ dựa trên đặc điểm địa hình và thành phần trầm tích:

• Đồng bằng biển thẳm điển hình: Đây là loại phổ biến nhất, được bao phủ bởi trầm tích mịn, có độ dốc rất nhỏ. Chúng thường nằm ở trung tâm các đại dương, xa các nguồn trầm tích lục địa.
• Đồng bằng biển thẳm gần sóng: Có bề mặt gợn sóng do sự hiện diện của các đồi nhỏ và thung lũng, thường được hình thành bởi dòng chảy trầm tích. Các dòng chảy này có thể do động đất hoặc sạt lở dưới đáy biển gây ra.
• Đồng bằng biển thẳm giáp ranh: Nằm gần rìa lục địa và thường bị ảnh hưởng bởi các quá trình địa chất trên đất liền, như hoạt động núi lửa và động đất. Trầm tích ở đây có thể thô hơn và đa dạng hơn so với đồng bằng điển hình.

Quá trình và hiện tượng liên quan

Một số quá trình và hiện tượng địa chất có liên quan mật thiết đến sự hình thành và đặc điểm của đồng bằng biển thẳm:

• Dòng chảy đục: (Turbidity currents) là dòng chảy mạnh mẽ của nước và trầm tích chảy xuống dốc dưới đáy biển, có thể tạo ra các hẻm núi và quạt bồi tích dưới đáy đại dương, góp phần vào việc hình thành đồng bằng biển thẳm. Đây là một trong những cơ chế chính vận chuyển trầm tích từ thềm lục địa xuống biển sâu.
• Miệng phun thủy nhiệt: (Hydrothermal vents) là những khe nứt trên đáy đại dương, nơi nước nóng giàu khoáng chất phun ra. Xung quanh các miệng phun thủy nhiệt thường hình thành các hệ sinh thái độc đáo, không phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời. Các sinh vật ở đây sử dụng năng lượng hóa học từ miệng phun để tồn tại.
• Rãnh đại dương: (Oceanic trenches) là những vùng trũng sâu nhất dưới đáy đại dương, thường nằm ở nơi các mảng kiến tạo va chạm. Mặc dù không phải là một phần của đồng bằng biển thẳm, rãnh đại dương cũng nhận được một lượng lớn trầm tích từ đồng bằng biển thẳm. Trầm tích này có thể bị hút chìm vào lớp phủ Trái Đất.

Thám hiểm và nghiên cứu

Việc thám hiểm đồng bằng biển thẳm là một thách thức lớn do độ sâu, áp suất và bóng tối. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ, các nhà khoa học đã có thể sử dụng tàu ngầm, robot và các thiết bị khác để khám phá và nghiên cứu môi trường độc đáo này. Các phương tiện vận hành từ xa (ROV) và phương tiện tự hành dưới nước (AUV) đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập dữ liệu và hình ảnh từ biển sâu. Những nghiên cứu này đã cung cấp những hiểu biết quý giá về địa chất, sinh học và lịch sử của Trái Đất.

• P.P.E. Weaver, “Abyssal Plains,” Encyclopedia of Ocean Sciences, 2nd ed., Academic Press, 2001.
• R.A. Scrutton, “The Structure and Evolution of Oceanic Crust,” Geological Society, London, Special Publications, 1982.
• M.B. Cita, “The Deep-Sea Record: A Study of Past Climates and Environments,” Elsevier Oceanography Series, 1983.
• Open University, “Ocean Floor,” Open University, [Truy cập ngày 22 tháng 11 năm 2023] (hãy thêm link nếu có)

Câu hỏi và Giải đáp

Quá trình hình thành các nodule mangan, một loại tài nguyên khoáng sản quan trọng trên đồng bằng biển thẳm, diễn ra như thế nào?

Trả lời: Nodule mangan hình thành rất chậm, với tốc độ tăng trưởng chỉ vài milimet trong mỗi triệu năm. Quá trình này bắt đầu từ một hạt nhân nhỏ (có thể là mảnh vỏ sò, răng cá mập hoặc thậm chí là mảnh nhựa), các ion kim loại như mangan, sắt, nickel, cobalt, đồng và các kim loại khác từ nước biển dần dần kết lắng xung quanh hạt nhân này. Cơ chế kết lắng chính xác vẫn đang được nghiên cứu, nhưng người ta cho rằng cả quá trình hóa học và sinh học đều đóng vai trò quan trọng.

Làm thế nào các sinh vật ở đồng bằng biển thẳm thích nghi với áp suất cực lớn?

Trả lời: Sinh vật biển sâu đã phát triển nhiều cách thích nghi để sống sót dưới áp suất cực lớn. Một số loài có cơ thể chứa đầy nước, giúp cân bằng áp suất bên trong và bên ngoài. Chúng cũng có protein và enzyme đặc biệt được thiết kế để hoạt động hiệu quả dưới áp suất cao. Ngoài ra, màng tế bào của chúng cũng có thành phần lipid đặc biệt giúp duy trì tính linh hoạt và chức năng dưới áp suất lớn.

Vai trò của đồng bằng biển thẳm trong việc điều hòa khí hậu toàn cầu là gì?

Trả lời: Đồng bằng biển thẳm đóng vai trò như một bể chứa carbon khổng lồ, giúp hấp thụ carbon dioxide ($CO_2$) từ khí quyển. Trầm tích biển sâu chứa đựng một lượng lớn carbon hữu cơ, được chôn vùi và lưu trữ trong hàng triệu năm. Quá trình này giúp điều chỉnh nồng độ $CO_2$ trong khí quyển và ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu toàn cầu.

Tác động của ô nhiễm nhựa đối với hệ sinh thái đồng bằng biển thẳm là gì?

Trả lời: Ô nhiễm nhựa đang ngày càng trở thành mối đe dọa nghiêm trọng đối với đồng bằng biển thẳm. Các mảnh nhựa, từ những mảnh lớn đến vi nhựa, tích tụ dưới đáy biển, gây ô nhiễm môi trường sống, làm nghẹt thở và gây độc cho các sinh vật biển. Vi nhựa cũng có thể xâm nhập vào chuỗi thức ăn, gây ảnh hưởng đến sức khỏe của các loài sinh vật, bao gồm cả những loài ở tầng nước cao hơn.

Những công nghệ nào được sử dụng để khám phá và nghiên cứu đồng bằng biển thẳm?

Trả lời: Việc khám phá đồng bằng biển thẳm đòi hỏi công nghệ tiên tiến. Các nhà khoa học sử dụng tàu ngầm có người lái và robot điều khiển từ xa (ROV) để quan sát và thu thập mẫu vật dưới đáy biển. Sóng sonar được sử dụng để lập bản đồ địa hình đáy biển. Các thiết bị cảm biến và dụng cụ lấy mẫu tự động cũng được triển khai để thu thập dữ liệu về các điều kiện môi trường và sinh học ở độ sâu lớn.