Pleistocen muộn là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

Pleistocen muộn là gì?

Tóm tắt: Pleistocen muộn là thời kỳ cuối cùng trong Kỷ Pleistocen, kéo dài từ khoảng 126.000 năm trước đến khoảng 11.700 năm trước. Đây là giai đoạn chứng kiến những biến động sâu sắc về khí hậu, hệ sinh thái, sự di cư của loài người hiện đại và nhiều thay đổi địa chất quan trọng. Những sự kiện xảy ra trong Pleistocen muộn đã định hình mạnh mẽ thế giới hiện đại ngày nay, từ địa hình bề mặt Trái Đất đến sự phân bố dân cư và sự phát triển của nền văn minh người.

Phân kỳ và mốc thời gian

Pleistocen muộn (Late Pleistocene) là tiểu kỳ cuối cùng trong Kỷ Pleistocen, được xác định bắt đầu vào khoảng 126.000 năm trước, tương ứng với Giai đoạn đồng vị biển số 5e (MIS 5e), còn gọi là thời kỳ liên băng Eemian. Giai đoạn này kết thúc vào khoảng 11.700 năm trước, khi Holocen – hiện tại – bắt đầu. Kỳ này được xác định nhờ các dấu tích địa tầng và hồ sơ đồng vị oxy trong lõi băng và trầm tích biển sâu.

Giai đoạn Pleistocen muộn bao phủ một phần quan trọng trong các chu kỳ khí hậu băng hà – liên băng, điển hình là giai đoạn băng hà cuối cùng (Last Glacial Maximum - LGM) khoảng 26.500 đến 19.000 năm trước. Sự kiện này đặc biệt vì đánh dấu đỉnh điểm mở rộng của các tảng băng lục địa ở Bắc Mỹ, Bắc Âu và Siberia. Cuối kỳ này là thời kỳ Younger Dryas, một đợt lạnh đột ngột trước khi khí hậu chuyển sang ổn định trong Holocen.

Thời gian của Pleistocen muộn được mô tả bằng công thức toán học đơn giản:

$t \in [126\,\text{k}a,\;11.7\,\text{k}a]$

Một số mốc thời gian tiêu biểu:

• ~126 ka: Bắt đầu giai đoạn liên băng Eemian (ấm hơn hiện tại)
• ~26.5–19 ka: Giai đoạn băng hà cực đại (LGM)
• ~14.7–12.9 ka: Thời kỳ ấm Bølling-Allerød
• ~12.9–11.7 ka: Younger Dryas (hạ nhiệt mạnh)

Biến đổi khí hậu toàn cầu

Khí hậu trong Pleistocen muộn dao động mạnh giữa các thời kỳ lạnh và ấm. Những biến động này phần lớn được thúc đẩy bởi các chu kỳ Milankovitch – thay đổi trong quỹ đạo Trái Đất, độ nghiêng trục và điểm cận nhật. Các thay đổi này làm thay đổi lượng năng lượng mặt trời nhận được theo mùa và vĩ độ, dẫn đến chu kỳ băng hà – liên băng.

Sự dao động về khí hậu có thể được theo dõi thông qua tỷ lệ đồng vị oxy (^18O/^16O) trong lõi băng và vỏ sinh vật biển, phản ánh nhiệt độ và thể tích băng toàn cầu. Ngoài ra, nồng độ CO₂ trong khí quyển thay đổi theo thời gian, dao động từ khoảng 180 ppm trong kỳ băng hà đến hơn 280 ppm trong kỳ liên băng.

Bảng so sánh một số chỉ số khí hậu trong các thời kỳ tiêu biểu của Pleistocen muộn:

Dữ liệu chi tiết về khí hậu thời Pleistocen muộn có thể tham khảo tại NOAA Paleoclimatology Program: https://www.ncei.noaa.gov

Phát triển và di cư của loài người

Pleistocen muộn là thời kỳ chứng kiến sự mở rộng toàn cầu của Homo sapiens. Những người hiện đại giải phẫu học xuất hiện ở châu Phi vào khoảng 300.000 năm trước, nhưng chính trong giai đoạn từ 70.000 đến 20.000 năm trước, họ đã lan rộng sang châu Á, châu Âu, Australia và châu Mỹ. Những làn sóng di cư này diễn ra cùng thời với các biến đổi môi trường và sự biến mất của các loài người cổ khác như Neanderthal và Denisovan.

Sự thích nghi của loài người trong thời kỳ này bao gồm:

• Sáng tạo và cải tiến công cụ đá
• Phát triển kỹ năng săn bắn động vật lớn
• Xây dựng nơi cư trú phù hợp với khí hậu băng hà
• Thể hiện nghệ thuật hang động và nghi lễ chôn cất

Các địa điểm khảo cổ tiêu biểu như hang Denisova (Siberia), hang Blombos (Nam Phi) hay Lascaux (Pháp) cung cấp bằng chứng rõ ràng về sự phát triển nhận thức, văn hóa và xã hội của người hiện đại trong Pleistocen muộn. Nghiên cứu từ Viện Max Planck cho thấy Homo sapiens có khả năng cạnh tranh tài nguyên và môi trường sống hiệu quả hơn các loài người tiền nhiệm, góp phần vào sự tuyệt chủng của chúng. Thông tin chi tiết có thể xem tại: https://www.eva.mpg.de

Động thực vật và thay đổi hệ sinh thái

Pleistocen muộn nổi bật bởi sự đa dạng sinh học lớn nhưng cũng là thời kỳ tuyệt chủng hàng loạt của các loài động vật cỡ lớn (megafauna). Những sinh vật như voi Mammoth, hổ răng kiếm, gấu hang và lười đất khổng lồ từng chiếm ưu thế trong nhiều hệ sinh thái nhưng đã biến mất dần trong khoảng 20.000 năm cuối cùng của kỳ này. Các giả thuyết đưa ra bao gồm: biến đổi khí hậu, săn bắt quá mức và thay đổi sinh cảnh do con người gây ra.

Sự phân bố động thực vật trong thời kỳ này biến đổi mạnh theo vĩ độ:

• Vùng cực: rừng bạch dương, tundra, động vật có lông dày như voi, bò rừng
• Vùng ôn đới: đồng cỏ lạnh, loài ăn cỏ lớn, thú săn mồi như sói băng
• Vùng nhiệt đới: ổn định hơn, chủ yếu là rừng mưa và động vật ăn trái cây

Bản đồ sinh thái thời Pleistocen muộn từ British Geological Survey cho thấy sự rút lui của rừng rậm trong thời kỳ lạnh, mở đường cho đồng cỏ và thảo nguyên, đặc biệt tại châu Âu và Bắc Á. Nguồn dữ liệu và bản đồ tại: https://www.bgs.ac.uk

Địa chất, trầm tích và biển dâng

Pleistocen muộn chứng kiến sự mở rộng cực đại của các dải băng lục địa ở Bắc Mỹ, Bắc Âu và châu Á. Những tảng băng khổng lồ như Laurentide ở Bắc Mỹ và Fennoscandian ở Bắc Âu dày hàng km, trải rộng đến tận vĩ độ trung bình. Chúng định hình lại địa hình qua hiện tượng xói mòn, tích tụ trầm tích và tạo thành các dạng địa mạo băng hà như moraines (bờ tích băng), drumlins (đồi trống), và eskers (gò băng).

Sự nén và bào mòn của băng trên nền đá tạo ra các trầm tích đặc trưng, bao gồm:

• Till: hỗn hợp đá vụn, cát, sỏi không phân tầng
• Outwash: trầm tích do dòng tan chảy mang theo, thường là cát và sỏi phân tầng tốt
• Loess: bụi mịn từ sườn băng được gió thổi xa, hình thành đất phù sa màu mỡ

Trong thời kỳ băng hà cực đại, lượng nước bị khóa trong băng khiến mực nước biển toàn cầu giảm khoảng 120 m. Điều này mở ra các "cầu đất" như eo biển Bering – nơi người cổ đại có thể di cư từ Siberia sang châu Mỹ. Khi khí hậu ấm lên, băng tan làm mực nước biển dâng trở lại, làm ngập các vùng đất thấp ven biển và tạo ra các đường bờ hiện đại.

Hiện tượng rebound đẳng tĩnh (isostatic rebound) – sự phục hồi của vỏ Trái Đất sau khi bị băng ép – vẫn đang tiếp diễn ở nhiều nơi như Scandinavia và Canada. Bảng sau minh họa các thay đổi địa chất chính trong Pleistocen muộn:

Thông tin chi tiết có thể tra cứu tại USGS: https://www.usgs.gov

Ảnh hưởng địa lý và tạo hình cảnh quan

Các quá trình địa chất trong Pleistocen muộn tạo ra nhiều dạng địa hình đặc trưng. Một trong những hệ quả rõ nét nhất là sự hình thành các thung lũng chữ U (U-shaped valleys), các hồ băng (glacial lakes), và hệ thống suối lượn quanh gò băng.

Ví dụ điển hình là Ngũ Đại Hồ (Great Lakes) ở Bắc Mỹ, hình thành từ các hố trũng do băng bào mòn sâu xuống, sau đó đầy nước khi băng tan. Tại Bắc Âu, các fjord – thung lũng băng bị biển tràn ngập – như ở Na Uy cũng là sản phẩm của thời kỳ này.

Một số đặc điểm địa lý đặc trưng:

• Địa hình uốn khúc do dòng tan chảy từ băng tạo ra
• Vùng đồng bằng glacial outwash tại phía trước băng
• Địa tầng loess màu mỡ tạo thuận lợi cho nông nghiệp hiện đại

Những dạng địa mạo này không chỉ là bằng chứng của lịch sử địa chất, mà còn có ý nghĩa kinh tế (trữ lượng nước ngầm, đất canh tác) và sinh thái (hồ nội địa, lưu vực sông). Chúng là cơ sở để hiểu biến đổi khí hậu địa phương và lịch sử môi trường.

Khí hậu cực đoan và sự kiện ngắn hạn

Dù phần lớn Pleistocen muộn là lạnh, nhưng cũng có những biến động đột ngột làm thay đổi sinh cảnh trên diện rộng. Một sự kiện quan trọng là Younger Dryas (~12.900–11.700 năm trước) – giai đoạn lạnh ngắn nhưng dữ dội, xảy ra ngay trước khi bước vào Holocen.

Younger Dryas được cho là gây ra bởi sự gián đoạn dòng hải lưu do nước ngọt từ sông băng tan chảy đổ vào Bắc Đại Tây Dương, làm suy yếu dòng Gulf Stream. Điều này khiến nhiệt độ ở Bắc bán cầu giảm mạnh trong vòng vài thập kỷ.

Hệ quả của sự kiện này bao gồm:

• Sự sụp đổ tạm thời của hệ sinh thái ôn đới
• Di cư khẩn cấp của các quần thể người săn bắt – hái lượm
• Biến động nguồn nước và thực phẩm dẫn đến hình thành các khu định cư cố định đầu tiên

Các hồ sơ từ lõi băng Greenland, hồ Agassiz và trầm tích biển sâu cho thấy mức thay đổi nhiệt độ có thể lên đến 10 °C trong chưa đầy 100 năm. Điều này chứng minh rằng hệ khí hậu có thể phản ứng rất nhạy với thay đổi nhỏ trong cân bằng năng lượng.

Đọc thêm tại tạp chí Nature Climate Change: https://www.nature.com

Các kỹ thuật nghiên cứu Pleistocen muộn

Việc nghiên cứu Pleistocen muộn dựa vào nhiều công cụ và phương pháp hiện đại giúp tái dựng môi trường cổ và hoạt động sinh học thời kỳ đó. Một trong những phương pháp chính là định tuổi bằng đồng vị phóng xạ, đặc biệt là C-14 dùng cho vật liệu hữu cơ có tuổi dưới 50.000 năm.

Các kỹ thuật tiêu biểu gồm:

• Định tuổi C-14: xác định tuổi hóa thạch động vật, than củi, xương
• Phân tích lõi băng: đo nồng độ CO₂, CH₄ và các hạt bụi
• Đồng vị oxy (^18O/^16O): phân tích nhiệt độ và khối lượng băng
• Trầm tích hồ và biển sâu: cho biết lớp phấn hoa, bào tử, sinh vật phù du

Lõi băng từ Greenland và Nam Cực, cùng trầm tích từ các hồ cổ như Baikal, Toba, và Vostok cung cấp chuỗi dữ liệu dài hàng trăm nghìn năm. Bằng việc so sánh các hồ sơ từ nhiều khu vực, các nhà khoa học xác định được biến đổi khí hậu toàn cầu cũng như đặc điểm riêng từng vùng.

Thông tin nghiên cứu chi tiết có thể tìm tại các tạp chí khoa học địa chất như GSA Geology Journal

Ý nghĩa và kết luận

Pleistocen muộn là một thời kỳ chuyển tiếp mang tính quyết định trong lịch sử Trái Đất. Những biến động địa chất, khí hậu và sinh học trong giai đoạn này đã trực tiếp tạo ra điều kiện cho sự xuất hiện của nền văn minh loài người hiện đại. Sự tiến hóa của Homo sapiens, sự tuyệt chủng của megafauna, sự hình thành các hồ và thung lũng lớn – tất cả đều là hệ quả từ thời kỳ này.

Việc nghiên cứu Pleistocen muộn không chỉ giúp hiểu quá khứ, mà còn đóng vai trò quan trọng trong dự báo tương lai khí hậu Trái Đất. Các biến động ngắn hạn như Younger Dryas nhắc nhở rằng hệ thống khí hậu toàn cầu có thể thay đổi nhanh và bất ngờ, điều cần thiết phải lưu ý trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay.