Kỷ Phấn Trắng (Cretaceous Period)

Kỷ Phấn Trắng là một kỷ địa chất kéo dài từ khoảng 145 triệu năm trước đến 66 triệu năm trước, là kỷ cuối cùng của Đại Trung Sinh. Nó tiếp nối Kỷ Jura và kết thúc bởi sự kiện tuyệt chủng Phấn Trắng-Cổ Cận (K-Pg), đã tiêu diệt loài khủng long phi điểu cũng như nhiều nhóm động vật và thực vật khác. Sự kiện K-Pg được cho là do một tiểu hành tinh lớn va chạm với Trái Đất gây ra, tạo nên miệng núi lửa Chicxulub ở bán đảo Yucatán, Mexico ngày nay.

Đặc điểm chính của Kỷ Phấn Trắng

Khí hậu: Nói chung ấm áp hơn ngày nay, với mực nước biển cao hơn đáng kể. Không có băng ở các cực. Sự khác biệt nhiệt độ giữa xích đạo và các cực nhỏ hơn hiện tại. Khí hậu thay đổi từ nhiệt đới đến ôn đới, cho phép sự phát triển của các hệ sinh thái đa dạng.

Kiến tạo mảng: Siêu lục địa Pangea tiếp tục phân tách, tạo thành các lục địa mà chúng ta biết ngày nay. Đại Tây Dương mở rộng, trong khi Ấn Độ di chuyển về phía bắc hướng tới châu Á. Sự phân tách này dẫn đến sự cô lập địa lý và thúc đẩy quá trình tiến hóa của các loài trên các lục địa khác nhau.

Sự sống:

Động vật: Kỷ Phấn Trắng được biết đến là thời kỳ hoàng kim của loài khủng long. Nhiều loài khủng long mới xuất hiện, bao gồm Tyrannosaurus rex, Triceratops, và Velociraptor. Các loài bò sát biển như mosasaurs và plesiosaurs thống trị đại dương. Chim cũng tiếp tục tiến hóa và đa dạng hóa. Các loài động vật có vú nhỏ cũng tồn tại, nhưng vẫn còn ở trong bóng tối của loài khủng long, chủ yếu sống về đêm và có kích thước nhỏ.
Thực vật: Sự phát triển của thực vật có hoa (angiosperms) là một trong những sự kiện quan trọng nhất của Kỷ Phấn Trắng. Chúng nhanh chóng đa dạng hóa và trở thành nhóm thực vật thống trị trên cạn, thay thế các loài thực vật hạt trần ở nhiều môi trường. Sự xuất hiện của thực vật có hoa đã ảnh hưởng sâu sắc đến sự tiến hóa của côn trùng và các loài động vật thụ phấn khác.

Sự kiện quan trọng trong Kỷ Phấn Trắng

Sự kiện tuyệt chủng K-Pg: Một sự kiện tuyệt chủng hàng loạt đánh dấu sự kết thúc của Kỷ Phấn Trắng và Đại Trung Sinh. Sự kiện này được cho là do một tiểu hành tinh lớn va chạm với Trái Đất, tạo ra miệng núi lửa Chicxulub ở Mexico. Vụ va chạm gây ra những thay đổi khí hậu thảm khốc, bao gồm sóng thần, động đất, cháy rừng lan rộng và mùa đông hạt nhân kéo dài hàng thập kỷ, dẫn đến sự tuyệt chủng của khoảng 75% các loài sinh vật trên Trái Đất, bao gồm cả khủng long phi điểu.
Nồng độ $CO_2$ cao: Nồng độ carbon dioxide ($CO_2$) trong khí quyển cao hơn đáng kể so với hiện tại, góp phần tạo nên khí hậu ấm áp của Kỷ Phấn Trắng. Mức $CO_2$ cao này cũng ảnh hưởng đến độ axit của đại dương.
Biển nội địa rộng lớn: Mực nước biển cao tạo ra nhiều vùng biển nội địa rộng lớn, chia cắt các lục địa và tạo nên môi trường sống đa dạng cho các loài sinh vật biển.

Phân chia Kỷ Phấn Trắng

Kỷ Phấn Trắng được chia thành hai thế:

Phấn Trắng sớm (Early Cretaceous): Từ khoảng 145 đến 100,5 triệu năm trước.
Phấn Trắng muộn (Late Cretaceous): Từ khoảng 100,5 đến 66 triệu năm trước.

Ý nghĩa của Kỷ Phấn Trắng

Kỷ Phấn Trắng là một giai đoạn quan trọng trong lịch sử Trái Đất, đánh dấu sự chuyển đổi từ thế giới thống trị bởi khủng long sang thế giới thống trị bởi động vật có vú. Sự kiện tuyệt chủng K-Pg là một bước ngoặt quan trọng, mở đường cho sự phát triển và đa dạng hóa của động vật có vú trong Kỷ Cổ Cận tiếp theo. Việc nghiên cứu Kỷ Phấn Trắng giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự tiến hóa của sự sống trên Trái Đất, cũng như những tác động của biến đổi khí hậu và các sự kiện tuyệt chủng. Kỷ Phấn Trắng cũng là thời kỳ hình thành nhiều mỏ dầu và khí đốt quan trọng ngày nay.

Địa chất và Địa lý trong Kỷ Phấn Trắng

Trong Kỷ Phấn Trắng, hoạt động kiến tạo mảng diễn ra mạnh mẽ. Sự tách rời của Pangea tiếp tục, với Gondwana (bao gồm Nam Mỹ, Châu Phi, Ấn Độ, Úc và Nam Cực) và Laurasia (bao gồm Bắc Mỹ, Châu Âu và Châu Á) tách ra xa hơn. Sự hình thành Đại Tây Dương tiếp diễn, Ấn Độ trôi dạt về phía bắc, cuối cùng sẽ va chạm với Châu Á, tạo nên dãy Himalaya. Các dãy núi Rocky ở Bắc Mỹ cũng bắt đầu hình thành trong giai đoạn này. Mực nước biển dâng cao, đạt đỉnh điểm vào giữa Kỷ Phấn Trắng, dẫn đến việc hình thành nhiều vùng biển nông cạn trên các lục địa. Điều này tạo ra môi trường sống đa dạng cho các sinh vật biển.

Sự sống trong Kỷ Phấn Trắng

Sự sống biển: Đại dương Kỷ Phấn Trắng phong phú với sự sống. Bên cạnh các loài bò sát biển lớn như mosasaurs, plesiosaurs và ichthyosaurs (tuyệt chủng vào Phấn Trắng sớm), còn có nhiều loài cá, ốc ammonite và belemnite. Tảo đơn bào đóng vai trò quan trọng trong chuỗi thức ăn. Sự phát triển của các loài cá hiện đại cũng diễn ra trong thời kỳ này. San hô tạo rạn cũng phổ biến, góp phần hình thành các rạn san hô lớn.

Sự sống trên cạn: Khủng long là nhóm động vật thống trị trên cạn. Sự đa dạng của khủng long đạt đỉnh cao trong Kỷ Phấn Trắng. Bên cạnh các loài khủng long ăn thịt lớn như Tyrannosaurus và Spinosaurus, còn có các loài khủng long ăn cỏ khổng lồ như Sauropods và Ceratopsians. Các loài khủng long có lông vũ, tổ tiên của loài chim hiện đại, cũng tiếp tục tiến hóa. Côn trùng, bao gồm ong, kiến, và mối, cũng đa dạng hóa. Sự xuất hiện và lan rộng nhanh chóng của thực vật có hoa cung cấp nguồn thức ăn mới cho nhiều loài côn trùng và góp phần vào sự tiến hóa chung của chúng.

Khí hậu chi tiết hơn

Mặc dù Kỷ Phấn Trắng nói chung là ấm áp, nhưng cũng có sự biến đổi khí hậu theo khu vực và thời gian. Các vùng nhiệt đới trải dài xa hơn về phía cực so với hiện nay. Tuy nhiên, cũng có bằng chứng cho thấy sự tồn tại của các mùa rõ rệt ở một số khu vực. Nồng độ $CO_2$ cao trong khí quyển góp phần tạo nên hiệu ứng nhà kính mạnh, giữ cho nhiệt độ toàn cầu cao.

Bằng chứng về va chạm tiểu hành tinh

Bằng chứng mạnh mẽ nhất cho thấy sự kiện tuyệt chủng K-Pg do va chạm tiểu hành tinh gây ra là sự hiện diện của lớp iridium dày bất thường trong địa tầng ranh giới K-Pg trên toàn cầu. Iridium là một nguyên tố hiếm trên Trái Đất nhưng phổ biến trong các tiểu hành tinh. Miệng núi lửa Chicxulub ở Mexico, có niên đại trùng khớp với sự kiện tuyệt chủng, được coi là vị trí va chạm. Ngoài ra, các bằng chứng khác như thạch anh bị sốc và tektites cũng hỗ trợ cho giả thuyết va chạm.

Tóm tắt về Kỷ Phấn Trắng

Kỷ Phấn Trắng là kỷ địa chất cuối cùng của Đại Trung Sinh, kéo dài từ 145 đến 66 triệu năm trước. Đây là thời kỳ hoàng kim của khủng long, với sự đa dạng loài đạt đỉnh cao. Từ những loài ăn thịt khổng lồ như Tyrannosaurus rex đến những loài ăn cỏ đồ sộ như Triceratops, khủng long thống trị các hệ sinh thái trên cạn. Đồng thời, các loài bò sát biển như mosasaurs và plesiosaurs cũng ngự trị đại dương. Sự xuất hiện và bùng nổ của thực vật có hoa (angiosperms) là một bước ngoặt quan trọng, tạo nên sự thay đổi lớn trong hệ sinh thái thực vật và góp phần vào sự đa dạng hóa của côn trùng.

Khí hậu Kỷ Phấn Trắng nhìn chung là ấm áp, với mực nước biển cao hơn hiện tại rất nhiều. Nồng độ $CO_2$ trong khí quyển cao góp phần tạo nên hiệu ứng nhà kính mạnh. Hoạt động kiến tạo mảng diễn ra tích cực, với sự tiếp tục phân tách của siêu lục địa Pangea và sự hình thành các đại dương và lục địa như chúng ta thấy ngày nay.

Sự kiện tuyệt chủng Kỷ Phấn Trắng-Cổ Cận (K-Pg), xảy ra vào khoảng 66 triệu năm trước, đánh dấu sự kết thúc đột ngột của Kỷ Phấn Trắng. Sự kiện này, được cho là do một tiểu hành tinh va chạm với Trái Đất, đã xóa sổ khoảng 75% các loài sinh vật, bao gồm cả khủng long phi điểu. Đây là một trong những sự kiện tuyệt chủng lớn nhất trong lịch sử Trái Đất, mở đường cho sự trỗi dậy của động vật có vú trong kỷ nguyên tiếp theo. Việc nghiên cứu Kỷ Phấn Trắng cung cấp cho chúng ta những hiểu biết quý giá về sự tiến hóa của sự sống, biến đổi khí hậu và các sự kiện tuyệt chủng, những yếu tố có thể giúp chúng ta dự đoán và ứng phó với những thách thức môi trường hiện nay.

Tài liệu tham khảo:

Stanley, S. M. (1999). Earth System History. W.H. Freeman and Company.
Benton, M. J. (2015). Vertebrate Paleontology. Blackwell Publishing.
Schulte, P., et al. (2010). The Chicxulub asteroid impact and mass extinction at the Cretaceous-Paleogene boundary. Science, 327(5970), 1164-1174.

Câu hỏi và Giải đáp

Vai trò của thực vật có hoa trong việc định hình hệ sinh thái Kỷ Phấn Trắng là gì?

Trả lời: Sự xuất hiện và đa dạng hóa nhanh chóng của thực vật có hoa (angiosperms) trong Kỷ Phấn Trắng đã tạo ra một cuộc cách mạng trong hệ sinh thái trên cạn. Chúng cung cấp nguồn thức ăn mới đa dạng cho nhiều loài côn trùng và động vật ăn cỏ, đồng thời góp phần vào sự tiến hóa chung của các loài này. Sự phát triển của hoa và quả cũng thúc đẩy sự đa dạng của các loài thụ phấn và phát tán hạt. Kết quả là, thực vật có hoa dần thay thế các loài thực vật hạt trần ở nhiều môi trường, tạo nên diện mạo của hệ thực vật trên cạn gần giống với ngày nay.

Bên cạnh va chạm tiểu hành tinh, còn có những giả thuyết nào khác về nguyên nhân gây ra sự kiện tuyệt chủng K-Pg?

Trả lời: Mặc dù va chạm tiểu hành tinh được coi là nguyên nhân chính, nhưng cũng có những giả thuyết khác về sự kiện tuyệt chủng K-Pg, bao gồm: hoạt động núi lửa dữ dội ở Deccan Traps (Ấn Độ), biến đổi khí hậu dài hạn, và mực nước biển thay đổi. Tuy nhiên, những giả thuyết này không có bằng chứng mạnh mẽ như giả thuyết va chạm tiểu hành tinh, và nhiều nhà khoa học cho rằng chúng có thể chỉ là những yếu tố góp phần chứ không phải nguyên nhân chính.

Sự phân bố địa lý của các loài khủng long trong Kỷ Phấn Trắng có gì đặc biệt?

Trả lời: Do sự phân tách của Pangea, các lục địa trong Kỷ Phấn Trắng đã bắt đầu có hình dạng gần giống với ngày nay. Điều này dẫn đến sự phân bố địa lý khác nhau của các loài khủng long. Ví dụ, một số loài khủng long chỉ được tìm thấy ở Bắc Mỹ, trong khi những loài khác chỉ xuất hiện ở Nam Mỹ hoặc châu Á. Sự cách ly địa lý này đã thúc đẩy quá trình tiến hóa riêng biệt, dẫn đến sự đa dạng về loài khủng long trên khắp thế giới.

Tại sao Kỷ Phấn Trắng được gọi là “kỷ nguyên của phấn trắng”?

Trả lời: Tên gọi “Phấn Trắng” (Cretaceous) xuất phát từ tiếng Latinh “creta”, nghĩa là phấn. Tên gọi này được đặt dựa trên những vách đá phấn trắng rộng lớn được hình thành từ vỏ của các sinh vật phù du biển nhỏ bé (coccolithophores) tích tụ dưới đáy biển trong thời kỳ này, đặc biệt là ở châu Âu.

Làm thế nào các nhà khoa học xác định niên đại của các hóa thạch từ Kỷ Phấn Trắng?

Trả lời: Các nhà khoa học sử dụng phương pháp định tuổi bằng phóng xạ để xác định niên đại của các hóa thạch và đá từ Kỷ Phấn Trắng. Phương pháp này dựa trên sự phân rã phóng xạ của các đồng vị phóng xạ trong đá. Bằng cách đo tỉ lệ giữa đồng vị phóng xạ ban đầu và sản phẩm phân rã của nó, các nhà khoa học có thể tính toán được tuổi của mẫu vật. Đối với Kỷ Phấn Trắng, các phương pháp định tuổi thường sử dụng uranium-chì ($^{238}U$ – $^{206}Pb$) hoặc argon-argon ($^{40}Ar$ – $^{39}Ar$).

Một số điều thú vị về Kỷ Phấn Trắng

Khủng long “mỏ vịt”: Kỷ Phấn Trắng chứng kiến sự xuất hiện của những loài khủng long có mỏ giống vịt, chẳng hạn như Hadrosaurus. Một số loài có mào rỗng trên đầu, có thể được sử dụng để tạo ra âm thanh giao tiếp.
Côn trùng khổng lồ: Trong Kỷ Phấn Trắng, một số loài côn trùng đạt kích thước khổng lồ, có thể do nồng độ oxy trong khí quyển cao hơn hiện nay. Ví dụ, loài chuồn chuồn tiền sử Meganeura có sải cánh lên đến 75cm.
“Biển nội địa phía Tây”: Trong Kỷ Phấn Trắng muộn, một vùng biển nông rộng lớn, được gọi là “Biển nội địa phía Tây”, chia cắt Bắc Mỹ thành hai phần. Vùng biển này là nơi sinh sống của nhiều loài bò sát biển, cá mập và các sinh vật biển khác.
Băng ở hai cực? Mặc dù Kỷ Phấn Trắng nói chung là ấm áp, một số nghiên cứu cho thấy có thể đã có băng ở hai cực vào một số thời điểm nhất định. Tuy nhiên, mức độ đóng băng này nhỏ hơn nhiều so với hiện nay.
Sự tiến hóa của hoa: Thực vật có hoa đa dạng hóa với tốc độ chóng mặt trong Kỷ Phấn Trắng, phát triển nhiều hình dạng, màu sắc và mùi hương khác nhau để thu hút côn trùng thụ phấn. Sự hợp tác tiến hóa giữa thực vật có hoa và côn trùng đã định hình nên hệ sinh thái trên cạn cho đến ngày nay.
Khủng long có lông vũ: Nhiều loài khủng long, đặc biệt là nhóm Theropoda (bao gồm cả tổ tiên của loài chim), có lông vũ. Lông vũ ban đầu có thể phục vụ cho việc giữ ấm hoặc phô diễn, sau đó mới tiến hóa thành công cụ hỗ trợ bay.
Tổ tiên của động vật có vú hiện đại: Mặc dù sống dưới cái bóng của khủng long, các loài động vật có vú nhỏ, chủ yếu là sống về đêm, cũng tồn tại trong Kỷ Phấn Trắng. Chúng là tổ tiên của tất cả các loài động vật có vú hiện đại, bao gồm cả con người.
Vụ va chạm định mệnh: Tiểu hành tinh gây ra sự kiện tuyệt chủng K-Pg ước tính có đường kính khoảng 10-15 km. Vụ va chạm giải phóng năng lượng tương đương với hàng tỷ quả bom nguyên tử, gây ra sóng thần khổng lồ, động đất và cháy rừng trên toàn cầu.