Bạn hãy hình dung mình đang cố gắng sống trong một thế giới đầy đihyđrô oxyt, một hợp chất không mùi không vị với đặc tính không ngừng thay đổi, thường thì nó tốt cho sự sống nhưng đôi khi nó có khả năng gây chết người. Tùy vào trạng thái của nó, nó có thể nung nóng bạn hoặc khiến bạn bị đóng băng. Khi xuất hiện một vài phân tử hữu cơ nào đó nó có thể hình thành cacbon axit, loại axit này có thể làm cây trụi lá và lột da các bức tượng. Với một lượng lớn, nó có thể phá hủy một tòa lâu dài. Ngay cả người đã quen sống với nó, nó vẫn là một hợp chất đầy nguy hiểm. Chúng ta gọi nó là nước.
Nước xuất hiện mọi nơi. Một củ khoai tây chứa 80% nước, một con bò chứa 74% nước, một con vi khuẩn chứa 75%. Một quả cà chua 95%, gần như hoàn toàn là nước. Ngay cả cơ thể con người cũng chứa 65% nước, khiến chúng ta trở thành một sinh vật lỏng hơn là rắn. Nước là chất liệu kỳ lạ. Nó không có hình dáng nhất định và trong suốt, tuy nhiên chúng ta cần có nó. Nó không có vị nhưng chúng ta thích nếm nó. Và dù chúng ta biết rằng nó nguy hiểm và khiến hàng chục nghìn người chết đuối mỗi năm, chúng ta không thể không có nó.
Vì nước có mặt gần như mọi nơi nên chúng ta thường quên đi sự tồn tại của nó. Chúng ta gần như không thể dựa vào các đặc tính của nước để đưa ra những dự đoán về các đặc tính của các chất lỏng khác, và ngược lại. Hầu hết các chất lỏng khi đóng băng đều co lại khoảng 10 phần trăm. Nước cũng vậy, nhưng chỉ ở chừng mực nào đó. Nếu không có băng tuyết giữ nhiệt lại, hơi ấm của trái đất sẽ phát tán, khiến trái đất trở nên lạnh lẽo hơn và có nhiều băng tuyết hơn.
Mọi người đều biết rằng công thức hóa học của nước là H2O, điều này có nghĩa là nó chứa một nguyên tử oxy lớn với hai nguyên tử hydro nhỏ hơn bám vào đó. Các nguyên tử hydro bám chặt vào nguyên tử oxy, nhưng cũng tạo ra liên kết nguyên tử với các phân tử nước khác. Bản chất của một nguyên tử nước là: nó liên tục nhảy nhót từ phân tử này sang phân tử khác, giống như điệu nhảy cađri, theo nhận xét dí dỏm của Robert Kunzig. Một cốc nước có vẻ tĩnh lặng, nhưng mọi phân tử nước trong đó không ngừng nhảy nhót hàng tỷ lần trong một giây. Thế nên các phân tử nước có thể hình thành các vũng nước hoặc hồ nước, bạn có thể phá tan sự liên kết của chúng khi bạn nhảy mạnh xuống hồ nước. Tại bất kỳ khoảnh khắc nào, chỉ có 15 phần trăm các phân tử nước thực sự tiếp xúc với nhau.
Xét một khía cạnh nào đó, mối liên hệ giữa các phân tử nước rất bền vững – đó là lý do tại sao chúng có thể di chuyển hướng lên cao khi được bơm qua ống và cũng là lý do tại sao mặt nước luôn căng. Các phân tử nước trên bề mặt gắn chặt vào các phân tử nước bên dưới chứ không gắn chặt vào các phân tử không khí bên trên. Điều này giúp mặt nước đủ mạnh để nâng đỡ trọng lượng của các loài côn trùng di chuyển trên đó.
Nếu không có nước, cơ thể con người nhanh chóng phân rã. Nước là thứ thiết yếu trong đời sống chúng ta và chúng ta dễ dàng quên đi rằng có một phần nhỏ nước trên trái đất rất độc hại với chúng ta do bởi độ mặn của nó.
Chúng ta cần có muối để sống, nhưng chỉ một lượng rất nhỏ, và nước biển chứa lượng muối nhiều hơn so với nhu cầu của chúng ta – khoảng bảy mươi lần. Một lít nước biển chứa khoảng 2,5 muỗng nhỏ muối – loại muối thông thường mà chúng ta thường cho vào thực phẩm – nhưng lại chứa một lượng lớn các nguyên tố khác, các chất khác, và các chất rắn hòa tan khác, chúng ta gọi đó là các loại muối. Thành phần của các loại muối và khoáng chất này trong các mô của chúng ta rất giống với nước biển – chúng ta đổ mồ hôi và khóc ra nước biển, theo lời Margulis và Sagan – nhưng thật lạ là chúng ta không thể uống nước biển. Bạn hãy đưa vào cơ thể nhiều muối, và rồi quá trình trao đổi chất trong cơ thể bạn sẽ bị tác hại nghiêm trọng. Khi bạn đưa vào cơ thể một lượng muối vượt mức cho phép, các phân tử nước trong các tế bào sẽ bị thải ra khỏi cơ thể, điều này khiến các tế bào bị mất nước, thiếu nước để có thể vận hành bình thường. Nói ngắn gọn, chúng bị khử nước. Trong các trường hợp nghiêm trọng, sự khử nước sẽ dẫn đến sự ngập máu, bất tỉnh, và hệ thần kinh bị tác hại nghiêm trọng. Trong khi đó, các tế bào máu làm việc quá tải đưa muối đến thận, điều này dẫn đến tình trạng kiệt sức và tử vong. Nếu thận không hoạt động bạn sẽ chết. Đó là lý do tại sao chúng ta không uống nước biển.
Trên trái đất có 320 triệu dặm vuông nước biển và lượng nước biển này sẽ không thay đổi. Hệ thống này là hệ thống khép kín. Nước mà bạn uống ngày nay là loại nước đã vận hành theo sự tuần hoàn nước kể từ khi trái đất còn rất trẻ. Cách đây khoảng 3,8 tỷ năm, đại dương có lượng nước không khác lượng nước ngày nay.
Thế giới nước được gọi là thủy quyển và bị áp đảo bởi đại dương. Chín mươi bảy phần trăm lượng nước trên trái đất là nước biển, phần lớn thuộc Thái Bình Dương, Thái Bình Dương bao phủ một nửa hành tinh này và rộng lớn hơn đất liền trên trái đất. Thái Bình Dương chứa một nửa lượng nước biển trên trái đất (chính xác là 51,6%); Đại Tây Dương chứa 23,6% và Ấn Độ Dương chứa 21,2%; 3,6% còn lại thuộc về các biển nhỏ khác. Độ sâu trung bình của đại dương là 2,4 dặm, riêng độ sâu trung bình của Thái Bình Dương lớn hơn khoảng một nghìn foot so với độ sâu trung bình của Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương. Tổng cộng 60% bề mặt trái đất là đại dương có độ sâu hơn một dặm. Theo lời Philip Ball, chúng ta nên gọi hành tinh của chúng ta là Nước chứ không phải Đất.
Trong số 3 phần trăm lượng nước còn lại của trái đất, hầu hết tồn tại ở dạng băng tuyết. Chỉ một phần rất nhỏ – 0, 036% – tồn tại ở các hồ, sông, hồ nhân tạo, và một phần cực nhỏ – 0,001% – tồn tại ở hình thức là các đám mây hoặc hơi nước. Gần 90 phần trăm băng tuyết trên trái đất tồn tại ở Nam cực, và hầu hết thuộc Đảo băng. Bạn hãy tìm đến Nam cực và bạn sẽ đứng trên lớp băng tuyết có độ dày hai dặm, tại Bắc cực thì lớp băng tuyết này chỉ có độ dày mười lăm foot. Nam cực có sáu triệu dặm vuông băng tuyết – đủ để nâng mực nước của đại dương lên cao hơn hai trăm foot nếu nó tan chảy. Nhưng nếu tất cả nước đang tồn tại trong bầu khí quyển ở dạng hơi nước rơi xuống trái đất, khắp mọi nơi, thì nước đại dương chỉ dâng cao khoảng một inch.
Thật bất ngờ, mực nước biển là một khái niệm hoàn toàn do ước lượng mà có. Mực nước của các đại dương hoàn toàn không bằng nhau. Thủy triều, gió, lực Coriolis, và các hiệu ứng khác làm thay đổi mực nước đáng kể giữa đại dương này với đại dương khác kể cả trong cùng một đại dương. Mực nước ở bờ tây Thái Bình Dương cao hơn khoảng 1,5 foot so với phần còn lại của nó – sở dĩ như thế là do lực ly tâm được tạo ra khi trái đất xoay tròn.
Mãi đến thế kỷ mười chín, hầu hết kiến thức của chúng ta về đại dương được đặt trên nền tảng là những gì trôi dạt vào bờ biển hoặc bị mắc kẹt trong lưới đánh cá và hầu hết sách vở viết về đề tài này đều dựa vào các giai thoại và các giả thiết hơn là dựa vào các bằng chứng khoa học. Vào những năm 1830, nhà tự nhiên học người Anh tên gọi Edward Forbes tiến hành nghiên cứu đáy biển tại Đại Tây Dương và Địa Trung Hải và xác định rằng hoàn toàn không có sự sống ở độ sâu hơn 2.000 foot. Dường như đó là một kết luận rất hợp lý. Ở độ sâu đó không có ánh sáng, không có đời sống thực vật và áp suất nước ở độ sâu đó cực lớn. Thế nên người ta vô cùng ngạc nhiên khi, vào năm 1860, một trong số các sợi cáp vượt Đại Tây Dương ở độ sâu hơn hai dặm được kéo lên để sửa chữa, và người ta nhận thấy rằng nó bị bao phủ bởi lớp san hô, trai sò và các sinh vật vỏ cứng khác.
Cuộc điều nghiên thực sự có tổ chức đầu tiên được tiến hành vào năm 1872, một đoàn thám hiểm đến từ Viện bảo tàng Anh, Hội hoàng gia Anh, và Chính phủ Anh lên boong chiếc tàu chiến HMS Challenger. Suốt 3,5 năm sau đó, họ di chuyển khắp thế giới, thu thập các mẫu nước, đánh bắt các loại cá, kéo lưới vét để thu gom trầm tích. Rõ ràng đây là một công việc khá thê lương. Đoàn thám hiểm gồm 240 thành viên, một phần tư trong số này bỏ cuộc giữa chừng, tám người chết hoặc mất trí. Nhưng họ đã vượt qua gần 70.000 dặm biển, thu thập hơn 4.700 chủng loài sinh vật biển mới có được đủ thông tin để viết ra một bản báo cáo gồm 50 tập (họ mất 19 năm để hoàn tất bản báo cáo này), và giúp thế giới có được một môn khoa học mới: hải dương học. Qua việc đo lường độ sâu, họ cũng khám phá được rằng dường như giữa Đại Tây Dương có các dãy núi chìm sâu dưới đáy, điều này khiến một vài nhà nghiên cứu nghĩ rằng họ đã tìm thấy lục địa Atlantis chìm sâu dưới biển.
Vì các tổ chức dường như không quan tâm đến các đại dương, các thông tin chúng ta có được về đại dương chủ yếu nhờ bởi các nhà nghiên cứu không chuyên. Việc tìm hiểu lòng đại dương trong thời hiện đại được thực hiện tiên phong bởi Charles William Beebe và Otis Barton vào năm 1930. Dù họ là đôi bạn thân, Beebe luôn nhận được nhiều sự chú ý hơn. Sinh năm 1877 trong một gia đình giàu có tại New York, Beebe nghiên cứu động vật học tại Đại học Columbia, sau đó ông trở thành người nuôi thú – đặc biệt là chim – tại Hội động vật học New York. Chán nản công việc này, ông dành 25 năm sau đó để chu du thám hiểm khắp châu Á và Nam Mỹ. Ông viết nhiều cuốn sách nổi tiếng chẳng hạn Edge of the Jungle và Jungle Days, đồng thời ông cũng viết về thế giới hoang dã và điểu cầm học.
Giữa những năm 1920, trong chuyến chu du tại quần đảo Galápagos, ông tìm thấy niềm vui cùng thế giới dưới lòng biển. Không lâu sau đó ông kết hợp cùng Barton. Barton là người xuất thân từ một gia đình thậm chí còn giàu có hơn, cũng đã từng nghiên cứu tại Đại học Columbia và cũng thích phiêu lưu mạo hiểm. Dù rằng Beebe nhận được nhiều sự chú ý hơn, thực ra chính Barton là người đã thiết kế chiếc tiềm thủy cầu đầu tiên và đầu tư 12.000 đô-la Mỹ cho công việc này. Chiếc tiềm thủy cầu này có kích thước tương đối nhỏ, được làm từ tấm thép dày 1,5 inch với hai cửa sổ nhỏ có bu–li bằng thạch anh dày 3 inch. Nó chứa được hai người nhưng với điều kiện họ sẵn sàng thích nghi với việc sống trong không gian rất hẹp. Quả cầu này không có khả năng tự chuyển động – nó được nối liền với một sợi cáp dài – và có hệ thống cung cấp dưỡng khí rất thô sơ: họ dùng các thùng chứa hỗn hợp hyđroxyt natri với hyđroxyt canxi để trung hòa lượng cacbon đioxyt của chính mình, và họ mở một thùng nhỏ chứa canxi clorua để hút ẩm.
Nhưng chiếc tiềm thủy cầu nhỏ bé này đã thực sự làm đươc việc mà nó cần phải làm. Trong lần lặn đầu tiên, vào tháng Sáu năm 1930 tại Bahamas, Barton và Beebe đã lập kỷ lục thế giới khi lặn đến độ sâu 600 foot. Năm 1934, họ đưa kỷ lục này lên đến 3.028 foot. Barton tự tin rằng thiết bị này có thể tồn tại an toàn ở độ sâu 4.500 foot, dù áp lực đè lên các chốt cửa và các đinh ri-vê rất lớn và họ có thể cảm nhận rõ điều này trong quá trình lặn sâu dưới đáy biển. Dù đạt đến độ sâu nào, rõ ràng đây là một công trình đầy mạo hiểm và dũng cảm. Tại độ sâu 3.000 foot, ô cửa sổ nhỏ của họ chịu áp lực 19 tấn/inch vuông. Điều tồi tệ nhất có thể xảy ra bất kỳ lúc nào. Tuy nhiên, điều họ quan tâm nhất là việc kéo quả cầu nhỏ nặng hai tấn này từ đáy đại dương lên boong tàu khi họ hoàn tất công việc. Dây cáp có thể đứt bất kỳ lúc nào, nếu điều đó xảy ra thì không ai có thể cứu được họ.
Dù họ bắt gặp nhiều sinh vật mà trước đó chưa ai từng trông thấy, sự giới hạn về tầm nhìn và việc không ai trong số họ là nhà hải dương học chính thức đã khiến họ gặp khó khăn trong việc mô tả chi tiết những khám phá của mình để có thể thu hút sự chú ý cần có của các nhà khoa học. Quả cầu này không có thiết bị chiếu sáng bên ngoài, họ chỉ có thể dùng một chiếc bóng đèn 250 watt rọi ra từ cửa sổ, nhưng ánh sáng gần như không thể xuyên qua làn nước ở độ sâu 500 foot, và họ chỉ có thể quan sát lòng biển qua 3 inch thạch anh. Cuối cùng, tất cả những gì họ có thể nói là “có rất nhiều sinh vật lạ ở đó”. Trong lần lặn vào năm 1934, Beebe phải hốt hoảng khi trông thấy một con rắn khổng lồ “dài hơn 20 foot và rất to”. Vì những báo cáo của họ tương đối mơ hồ nên chúng không có được sự quan tâm của các viện sĩ.
Sau lần lặn phá kỷ lục vào năm 1934, Beebe không còn thích công việc này nữa và ông chuyển sang quan tâm đến các lĩnh vực khác, nhưng Barton vẫn kiên trì. Khi được hỏi về Barton, Beebe luôn nói rằng Barton thực sự là bộ não của toàn hệ thống nhưng Barton dường như không thể thoát ra khỏi bóng tối. Barton cũng viết về các cuộc phiêu lưu dưới lòng biển và thậm chí còn lấn sân sang điện ảnh Hollywood với bộ phim Titans of the Deep nói về một chiếc tiềm thủy cầu với nhiều sự kiện thú vị khi đối mặt với các sinh vật lạ khổng lồ dưới lòng biển sâu. Ông thậm chí còn quảng cáo cho thuốc lá Camel (“Camel giúp tôi vượt mọi nỗi lo sợ”). Năm 1948 ông nâng kỷ lục của mình lên 50% với độ sâu 4.500 foot tại Thái Bình Dương gần California, nhưng thế giới dường như cố ý không quan tâm đến ông. Một tờ báo nọ bình luận về Titans of the Deep đã thực sự nghĩ rằng nhân vật chính của bộ phim này là Beebe. Ngày nay, phải may mắn lắm Barton mới được người ta đề cập đến.
Dù sao ông cũng sắp bị che mờ bởi một nhóm gồm hai cha con đến từ Switzerland, nhóm này gồm Auguste và Jacques Piccard, họ thiết kế một thiết bị thăm dò mới được gọi là bathyscaphe (tàu lặn dùng để thăm dò biển sâu). Được đặt tên thánh là Trieste theo tên một thành phố tại Italia nơi nó được lắp đặt, thiết bị mới này có thể chuyển động độc lập. Năm 1954, nó lặn sâu 13.287 foot, gần bằng 6 lần độ sâu kỷ lục của Barton trước đó sáu năm. Nhưng thiết bị lặn này đòi hỏi nhiều chi phí tốn kém, và gia đình Piccard dần dần rơi vào tình trạng khánh kiệt.
Năm 1958, họ có một thỏa thuận với Hải quân Hoa Kỳ, họ trao quyền sở hữu thiết bị này cho Hải quân Hoa Kỳ nhưng vẫn giữ lại quyền kiểm soát nó. Lúc này đã có nhiều vốn liếng, gia đình Possard sửa sang lại thiết bị, giúp nó có lớp vỏ thép dày 5 inch và giảm kích cỡ các cửa sổ với đường kính chỉ 2 inch – chỉ là những chiếc lỗ nhỏ đủ để nhìn qua. Nhưng lúc này nó đã đủ mạnh để chịu được áp lực khổng lồ dưới đáy biển, và vào tháng Một năm 1960 Jacques Piccard và Lieutenant Don Walsh của Hải quân Hoa Kỳ cùng thiết bị này lặn xuống đáy vực sâu nhất của đại dương, vực Mariana Trench, cách Guam khoảng 250 dặm về tây Thái Bình Dương. Họ mất gần bốn tiếng đồng hồ để rơi xuống độ sâu 35.820 foot, khoảng 7 dặm. Dù áp suất tại độ sâu đó gần bằng 17.000 pound/inch, họ ngạc nhiên khi trông thấy rằng loài cá bẹt (giống cá bơn) sống ở đáy biển. Họ không có thiết bị chụp ảnh, thế nên chẳng có bằng chứng cụ thể nào về sự kiện này.
Sau hai mươi phút ở điểm sâu nhất trên thế giới, họ quay về bề mặt. Đó là lần duy nhất con người đạt đến độ sâu như thế.
Bốn mươi năm sau, vấn đề đặt ra ở đây là: Tại sao kể từ đó không ai quay trở lại độ sâu này? Trước tiên là, Trung tướng Hải quân G. Rickover phản đối việc đầu tư cho các sự kiện như thế này. Ông cho rằng việc khám phá đáy đại dương là việc hoang phí nguồn tài nguyên và chỉ rõ rằng Hải quân không phải là viện nghiên cứu. Hơn nữa, Hoa Kỳ đang tập trung vào việc chinh phục không gian với quyết tâm đưa con người lên mặt trăng, điều này khiến cho việc khảo sát đáy biển trở thành việc không quan trọng và lỗi thời. Nhưng điều quan trọng nhất là cuộc viễn chinh của Trieste không đem lại nhiều kết quả đáng kể. Theo lời một Sĩ quan Hải quân vài năm sau đó thì: “Chúng ta chẳng thu được kết quả nào đáng kể. Tại sao chúng ta lại phải tiếp tục làm việc đó?”. Tóm lại, chúng ta đã phải tốn nhiều chi phí để vượt một chặng đường dài chỉ để tìm thấy một con cá bơn! Ngày nay, nếu chúng ta lặp lại một sự kiện như thế có lẽ chúng ta phải tốn ít nhất 100 triệu đô-la.
Khi các nhà nghiên cứu đáy biển nhận thấy rằng Hải quân không quan tâm đến chương trình khám phá này, họ phản đối kịch liệt. Để xoa dịu một phần vấn đề, Hải quân cấp quỹ cho việc chế tạo một tàu lặn hiện đại hơn và việc này được giao cho Viện Hải dương học của Massachusetts. Chiếc tàu lặn mới này được đặt tên là Alvin, một phần để tôn vinh nhà hải dương học Allyn C. Vine, nó thực sự là một chiếc tàu ngầm nhỏ có thể di chuyển hoàn toàn tự động, dù nó không thể lặn sâu như Trieste. Chỉ có một rắc rối duy nhất: các nhà thiết kế không tìm được người có thể thực hiện lắp ráp nó. Theo lời William J. Broad trong cuốn The Universe Below: “Không một công ty lớn nào như General Dynamics (đây là công ty đã lắp ráp các tàu ngầm cho Hải quân) muốn thực hiện một dự án bị đánh giá thấp bởi Vụ tàu thủy và Trung tướng Hải quân Rickover (ông vốn là người bảo trợ Hải quân)”. Cuối cùng, công ty General Mills, vốn là công ty thực phẩm chuyên sản xuất các loại máy chế biến sản phẩm ngũ cốc, đảm nhận việc này.
Dường như không ai biết rõ sau đó mọi việc diễn ra thế nào. Mãi đến những năm 1950, tấm bản đồ hải dương học tốt nhất thời bấy giờ là sự lắp ghép các thông tin có được từ nhiều cuộc khảo sát đại dương từ năm 1929 trở về sau. Hải quân có tấm bản đồ chính xác nhất có thể hướng dẫn các tàu ngầm vượt qua được các vực sâu dưới lòng biến, nhưng họ không muốn những thông tin quý báu như thế rơi vào tay Liên Xô, thế nên họ phân nó thành nhiều phần khác nhau. Từ đó các viện sĩ phải làm việc với các kiến thức lỗi thời và sơ sài cùng các ước đoán. Thậm chí ngày nay kiến thức của chúng ta về đáy đại dương vẫn còn rất hạn hẹp. Nếu bạn dùng kính viễn vọng để quan sát mặt trăng bạn sẽ trông thấy các miệng núi lửa lớn – Fracastorious, Blancanus, Zach, Planck, vân vân – nếu chúng nằm dưới đáy đại dương thì có lẽ bạn chẳng bao giờ nhìn thấy. Bản đồ của chúng ta về sao Hỏa tốt hơn so với bản đồ của chúng ta về đáy biển.
Ở bề mặt, các kỹ thuật khám phá cũng là điều đặc biệt. Năm 1994, ba mươi bốn nghìn chiếc găng tay dùng chơi khúc côn cầu đã bị cuốn phăng khỏi một chiếc tàu chở hàng của Triều Tiên trong một cơn bão tại Thái Bình Dương. Chúng trôi dạt khắp nơi, từ Vancouver đến Việt Nam, giúp các nhà hải dương học xác định được đường đi cùa các dòng chảy chính xác hơn so với trước đó.
Ngày nay Alvin đã được hơn bốn mươi tuổi, nhưng nó vẫn là tàu lặn nghiên cứu hạng nhất của Hoa Kỳ. Ngày nay chúng ta vẫn không có tàu lặn nào có để đến được độ sâu của vực Mariana và chỉ có năm chiếc, kế cả Alvin, có thể đạt đến độ sâu của “biển thẳm” – đáy đại dương – bao phủ hơn nửa bề mặt hành tinh này. Ngày nay chúng ta phải tốn 25.000 đô–la/ngày để vận hành một chiếc tàu lặn. Kiến thức của chúng ta về đại dương có thể sánh với sự hiểu biết của năm người tìm hiểu một chiếc máy kéo trong đêm tối. Theo lời Robert Kunzig, chúng ta chỉ khám phá được một phần triệu hoặc một phần tỷ bóng tối của đại dương. “Có thể ít hơn thế. Có thể ít hơn nhiều”.
Nhưng các nhà hải dương học làm việc rất cần cù, và họ đã thực hiện những khám phá quan trọng với những nguồn lực rất giới hạn – kể cả, năm 1977, một trong số những khám phá về sinh vật học quan trọng nhất của thế kỷ hai mươi. Vào năm đó Alvin tìm được rất nhiều sinh vật lớn sống quanh các miệng núi lửa dưới biển sâu tại quần đảo Galápagos – loài trùn ống dài hơn 10 foot, những con trai có bề ngang 1 foot, rất nhiều tôm và sò lớn. Chúng tồn tại nhờ bởi các vi khuẩn có được nguồn năng lượng từ hydro sunfua – đây là hợp chất nổi tiếng độc hại đối với các sinh vật sống trên bề mặt – liên tục chảy ra từ các miệng núi lửa này. Đó là một thế giới không có ánh mặt trời, oxy, hay bất kỳ thứ gì có liên hệ đến đời sống. Đây là một quần thể sống không phụ thuộc vào sự quang hợp mà chỉ phụ thuộc vào sự hóa tổng hợp, đây là một chỉnh hợp mà các nhà sinh vật học cho rằng hoàn toàn phi lý và không thể tin được.
Một lượng nhiệt và năng lượng rất lớn tuôn ra từ các miệng núi lửa này. Tổng cộng hai mươi miệng núi lửa như thế này tạo ra năng lượng ngang bằng với một trạm năng lượng loại lớn và sự chênh lệch nhiệt độ ở đây rất lớn. Nhiệt độ tại dòng chảy ra có thể lên đến 760 độ F, trong khi cách đó vài foot nhiệt độ nước có thể chỉ lớn hơn nhiệt độ đóng băng một vài độ. Một loại trùn được gọi là alvinellid sống ngay tại miệng núi lửa, với sự chênh lệch nhiệt độ nước là 140 độ (so giữa dòng nước trên đầu và dòng nước ở đuôi của nó). Trước khám phá này, người ta nghĩ rằng không một sinh vật nào có thể tồn tại với sự chênh lệch nhiệt độ quá 130 độ. Khám phá này đã thay đổi hiểu biết của chúng ta về sự sống.
Nó cũng giải thích được một trong những băn khoăn lớn nhất của chúng ta về hải dương học: tại sao nước ở các đại dương không mặn hơn theo thời gian. Các đại dương có đủ muối để chôn vùi toàn bộ đất liền dưới độ sâu 500 foot. Mỗi ngày có hàng triệu ga–lông nước bốc hơi từ đại dương, thế nên theo đúng nguyên lý thì lẽ ra độ mặn của các đại dương phải tăng lên theo thời gian, nhưng thực tế lại không phải thế. Suốt một khoảng thời gian dài, không ai có thể hiểu được tại sao lại thế.
Khám phá của Alvin về các miệng núi lửa dưới lòng biển giúp chúng ta có được câu trả lời. Các nhà địa vật lý xác định rằng các miệng núi lửa này hoạt động giống như các thiết bị lọc trên tàu đánh cá. Khi nước thấm vào lớp vỏ cứng của trái đất, muối được gạn lọc lại, và cuối cùng nước sạch được đẩy ngược trở lại qua các miệng núi lửa này. Quá trình này diễn ra khá chậm – có thể mất 10 triệu năm để lọc sạch một đại dương.
Thật lạ là chúng ta ít quan tâm đến thế giới dưới lòng biển. Thậm chí những sinh vật biển lớn nhất cũng trở nên xa lạ với chúng ta – kể cả loài mạnh mẽ nhất, cá voi xanh, một sinh vật có kích cỡ khổng lồ xứng đáng được gọi là “thủy quái” (theo lời David Attenborough) với “chiếc lưỡi có trọng lượng bằng một con voi, quả tim có kích cỡ bằng một chiếc xe hơi và các mạch máu lớn đến mức bạn có thể bơi trong đó”. Đó là loài vật to lớn nhất trên trái đất, lớn hơn cả loài khủng long to lớn nhất. Tuy thế đời sống của cá voi xanh lại là điều bí ẩn với chúng ta. Chúng ta không biết được chúng sống ở đâu, sinh sản ở đâu, vân vân, dù chúng nhất định phải ngoi lên bề mặt để hô hấp.
Đối với những động vật không cần ngoi lên bề mặt, sự hiểu biết của chúng ta về chúng thậm chí còn mơ hồ hơn, chẳng hạn loài mực ống khổng lồ. Dù không thể so với cá voi xanh, chúng vẫn được xem là loài sinh vật lớn, với đôi mắt có kích cỡ bằng quả bóng đá và các xúc tu có thể vươn dài sáu mươi foot. Với trọng lượng một tấn, chúng là loài không xương lớn nhất trên trái đất. Nếu bạn thả một con mực loại này xuống hồ bơi gia đình, sẽ chẳng còn chỗ cho bất cứ thứ gì. Tuy nhiên chưa có nhà khoa học nào – chưa một ai, theo chúng tôi được biết – đã từng trông thấy một con mực loại này còn sống. Các nhà động vật học đã dành cả đời để bắt lấy một con, hoặc chỉ cần trông thấy chúng khi chúng còn sống, nhưng tất cả đều thất bại. Chúng ta chỉ trông thấy chúng khi chúng bị sóng đánh dạt vào bờ – đặc biệt tại các bờ biển của hòn đảo phía nam New Zealand (không biết vì lý do nào). Chúng phải tồn tại với số lượng lớn vì chúng là khẩu phần ăn chính của cá voi. [1]
Theo một ước đoán nọ, có thể có đến ba mươi triệu chủng loài động vật sống trong lòng biển, hầu
hết vẫn chưa được chúng ta khám phá. Đầu những năm 1960, trong một lần giăng lưới vét dọc theo thềm lục địa ở độ sâu dưới một dặm, Woods Hole, Howard Sandler và Robert Hessler đã đánh bắt được hơn 25.000 sinh vật – trùn, sao biển, vân vân – đại diện cho 365 loài, ở độ sâu ba dặm, họ tìm thấy 3.700 sinh vật đại diện cho gần 200 loài. Nhưng lưới vét chỉ bắt được các loài di chuyển chậm. Cuối những năm 1960, một nhà sinh vật học tên là John Isaacs có ý tưởng đưa máy chụp ảnh xuống đáy cùng với bả mồi, ý tưởng này giúp ông có được hình ảnh một đàn cá mút đá myxin dày đặc, đây là một sinh vật cổ có hình dáng giống con lươn, cùng 390 loài sinh vật biển lượn lờ quanh đó. Thật thú vị, đại đa số các sinh vật này chính là loài được tìm thấy tại các miệng núi lửa cách đó hàng nghìn dặm. Trong đó có các loài trai và sò, chúng ta không thể biết được làm cách nào chúng có thể vượt qua được một chặng đường dài như thế. Ngày nay chúng ta cho rằng các ấu trùng của một số sinh vật có thể trôi dạt theo dòng nước mãi đến khi chúng tìm được nguồn thức ăn thích hợp.
* * *
Thế thì tại sao, nếu đại dương bao la đến thế, lại nói rằng chúng ta đang lạm dụng đại dương? Các đại dương trên thế giới phong phú như chúng ta nghĩ. Tổng cộng chỉ có ít hơn một phần mười đại dương được xem là có khả năng tái tạo tự nhiên. Hầu hết các loài dưới nước đều thích các dòng nước cạn, ấm, có ánh sáng và nhiều chất hữu cơ. Đá ngầm và san hô chỉ chiếm dưới 1% thể tích đại dương nhưng lại là nơi cư trú của 25% các loài cá.
Tại các nơi khác, đại dương không phong phú đến thế. Ví dụ Australia. Với 20.000 dặm bờ biển. Với gần chín triệu dặm vuông nước gần bờ, Australia có nhiều biển hơn so với bất kỳ quốc gia nào khác, tuy nhiên, theo lời Tim Flannery, Australia không thuộc năm mươi quốc gia có tiềm năng đánh bắt hải sản lớn nhất thế giới. Thực ra, Australia là quốc gia nhập khẩu hải sản với lượng lớn. Sở dĩ như thế là vì lòng biển của Australia, giống như đất liền của nó, phần lớn là sa mạc. (Ngoại trừ khu vực Great Barrier Reef ngoài khơi Queensland là khu vực rất phong phú).
Thậm chí tại những nơi đời sống phát triển thịnh vượng, mọi việc thường cực kỳ nhạy cảm và dễ thay đổi. Vào những năm 1970, các ngư dân từ Australia và New Zealand khám phá một đàn cá nhỏ sống ở độ sâu khoảng nửa dặm tại thềm lục địa của họ. Người ta gọi đây là loài cá cam, loại cá này là nguồn thực phẩm rất ngon, và chúng tồn tại với số lượng lớn. Lập tức người ta tìm cách khai thác triệt để nguồn thực phẩm này. Sau đó các nhà hải dương học đưa ra những lời cảnh báo về việc này. Loài cá cam có tuổi thọ lớn (có thể lên đến 150 năm) và chậm sinh sản, bất kỳ con cá cam nào có thể trở thành thực phẩm của bạn cũng đã được sinh ra từ thời Nữ hoàng Victoria. Sở dĩ như thế là vì nguồn dinh dưỡng ở đây rất nghèo nàn, một số chỉ sinh sản được duy nhất một con trong đời mình. Rõ ràng chủng loài cá này không thể chịu được sự can thiệp của con người. Đáng tiếc là khi chúng ta nhận ra được điều này thì số lượng chủng loài cá này đã trở nên cạn kiệt.
Tuy nhiên tại những nơi khác việc lạm dụng đại dương lại là việc cố ý chứ không phải do sơ xuất. Nhiều ngư dân “cắt vây” cá mập – có nghĩa là, cắt lấy vây của chúng, sau đó ném xác chúng trở lại đại dương. Năm 1998, tại Viễn Đông vây cá mập được bán với giá hơn 250 đô–la Mỹ/pound. Một chén súp vây cá mập được bán tại Tokyo với giá 100 đô–la Mỹ. Tổ chức World Wildlife Fund ước đoán vào năm 1994 con số cá mập bị giết chết lên đến 40–70 triệu con.
Tính đến năm 1995, khoảng 37.000 tàu đánh cá cỡ lớn cùng khoảng một triệu tàu đánh cá loại nhỏ đã đánh bắt một lượng cá nhiều gấp hai lần so với lượng cá họ đã đánh bắt chỉ trước đó 25 năm. Các tàu đánh cá bằng lưới rà ngày nay có thể không to bằng các tàu tuần tra nhưng lại kéo theo những chiếc
lưới có thể tóm được hàng chục máy bay phản lực loại lớn. Một số tàu còn trang bị trực thăng để xác định vị trí của các đàn cá lớn.
Theo lời một nhà phê bình nọ, “Chúng ta vẫn đang ở thời kỳ Trung cổ. Chúng ta chỉ biết ném lưới xuống biển và chờ xem mình có thể tóm được gì”. Có khoảng hai mươi hai triệu tấn các loại cá không mong đợi được ném ngược trở lại đại dương mỗi năm, chủ yếu là xác cá. Mỗi pound tôm được đánh bắt tương ứng với khoảng bốn pound cá và các sinh vật khác bị hủy hoại.
Các khu vực rộng lớn của đáy biển Bắc bị đánh lưới rà sạch sẽ khoảng bảy lần/năm, đây là mức độ lạm dụng mà không một hệ sinh thái nào có thể chịu được. Ít nhất có hai phần ba các chủng loài cá ở biển Bắc đang bị khai thác cạn kiệt. Ở Đại Tây Dương mọi việc vẫn không khá hơn. Cá bơn Halibut đã từng có lúc rất dồi dào tại New England, khi ấy người ta có thể bắt được hai mươi nghìn pound/ngày. Ngày nay cá bơn Halibut đã hoàn toàn biến mất khỏi bờ biển phía bắc của Bắc Mỹ.
Tuy nhiên, không gì có thể sánh với số mệnh của loài cá tuyết. Cuối thế kỷ XV, nhà thám hiểm John Cabot phát hiện loài cá tuyết với số lượng lớn tại bờ biển phía đông Bắc Mỹ. Năm 1960, số lượng cá tuyết tại bắc Đại Tây Dương chỉ còn khoảng 1,6 triệu tấn. Năm 1990 con số này còn 22.000 tấn. Xét từ góc độ kinh doanh, cá tuyết đã tuyệt chủng. Mark Kurlansky viết trong cuốn lịch sử nổi tiếng của ông, cuốn Cod: “Các ngư dân đã đánh bắt sạch sẽ”. Năm 1992, việc đánh bắt cá tuyết đã hoàn toàn chấm dứt tại Grand Bank, nhưng theo một báo cáo vừa qua của tờ Nature thì lượng cá tuyết vẫn chưa hồi phục.
Tại các ngư trường ngoài khơi Rhode Island của New England, đã từng có lúc chỉ trong một mẻ lưới người ta có thể bắt được hai mươi pound tôm hùm, thậm chí có thể là ba mươi pound. Nếu không có sự can thiệp của chúng ta, tôm hùm có thể sống hàng chục năm – người ta cho rằng tuổi thọ tối đa của chúng có thể lên đến bảy mươi năm – và không ngừng gia tăng kích cỡ và số lượng. Ngày nay, chúng ta chỉ bắt được vài con tôm hùm có trọng lượng hơn hai pound. Theo tờ New York Times thì, “Các nhà sinh vật học ước đoán rằng 90 phần trăm tôm hùm bị đánh bắt chỉ một năm sau khi chúng có được kích cỡ hợp pháp tối thiểu ở độ tuổi lên sáu”. Dù giảm đánh bắt, các ngư dân tại New England vẫn tiếp tục nhận được sự ưu đãi về thuế liên bang trong việc này, thậm chí còn khuyến khích họ sắm những chiếc tàu lớn hơn để đánh bắt tôm hiệu quả hơn.
Nhìn chung chúng ta biết rất ít về hệ sinh thái lớn nhất trên trái đất này. Như chúng ta sẽ thấy ở các trang sau, khi chúng ta nói về sự sống thì vẫn còn đó nhiều điều chúng ta không biết đến, nhất là về vấn đề “sự sống bắt đầu từ đâu”.
____________
[1] Phần không thể tiêu hóa được của loài mực khổng lổ này, đặc biệt là những chiếc vòi của chúng, được tích lũy lại trong dạ dày của cá voi xanh cùng một loại chất được gọi là “long diên hương’’, chất này được sử dụng làm thuốc hãm trong các loại nước hoa. Nếu bạn dùng loại nước hoa Channel No. 5, bạn có thể hình dung rằng bạn đang tưới lên người mình tinh chất của loài “thủy quái” này.
