Gần 40 năm sau thảm họa hạt nhân Chernobyl, giới khoa học phát hiện một hiện tượng gây sửng sốt: đàn sói sống trong vùng nhiễm xạ không chỉ tồn tại mà còn có dấu hiệu tiến hóa đặc biệt để chống chịu phóng xạ và ung thư.
Ngày 26/4/1986, vụ nổ lò phản ứng số 4 tại nhà máy điện hạt nhân Chernobyl đã tạo ra một trong những thảm họa môi trường nghiêm trọng nhất lịch sử nhân loại.
Hàng chục nghìn người phải sơ tán, thành phố Pripyat trở thành “thành phố ma”, còn khu vực quanh nhà máy bị phong tỏa suốt nhiều thập kỷ vì mức độ nhiễm xạ nguy hiểm.
Tuy nhiên, giữa những khu rừng bỏ hoang và các công trình đổ nát, thiên nhiên lại phát triển theo cách khiến giới khoa học kinh ngạc. Nai sừng tấm, lợn rừng, ngựa hoang, nhiều loài chim quý hiếm và đặc biệt là sói xám đã quay trở lại sinh sống.
Một khảo sát động vật năm 2015 cho thấy số lượng sói trong vùng cấm Chernobyl cao gấp 7 lần so với các khu bảo tồn thiên nhiên không nhiễm phóng xạ lân cận. Điều này đặt ra câu hỏi lớn cho các nhà khoa học: Điều gì giúp chúng sống sót trong môi trường phóng xạ kéo dài suốt gần 4 thập kỷ?
ADN của bầy sói hé lộ điều bất thường
Theo VICE, để tìm lời giải, nhóm nghiên cứu do hai nhà sinh học tiến hóa Cara Love và Shane Campbell-Staton thuộc Đại học Princeton dẫn đầu đã thu thập mẫu máu của nhiều cá thể sói sống trong vùng cấm Chernobyl, sau đó so sánh với sói tại Belarus và Vườn quốc gia Yellowstone (Mỹ).
Kết quả phân tích khiến nhóm nghiên cứu bất ngờ. Một số gen ở sói Chernobyl hoạt động khác biệt rõ rệt so với các quần thể sói khác. Đáng chú ý, nhiều gen liên quan trực tiếp đến hệ miễn dịch và khả năng sửa chữa tổn thương ADN, hai cơ chế rất quan trọng để chống lại tác hại của phóng xạ.
Theo nghiên cứu, có khoảng 15 gen cho thấy dấu hiệu của quá trình chọn lọc tự nhiên kéo dài nhiều thế hệ trong môi trường nhiễm xạ. Hai gen khác biệt lớn nhất được cho là liên quan đến sinh học ung thư và khả năng miễn dịch chống khối u.
“Có thể tồn tại những biến dị gen giúp một số cá thể chống chịu hoặc phục hồi tốt hơn trước bức xạ”, nhà sinh học Shane Campbell-Staton chia sẻ.
Ông cho biết hiện chưa thể khẳng định chắc chắn liệu sói Chernobyl có ít mắc ung thư hơn hay không. Tuy nhiên, rõ ràng cơ thể của chúng đang phản ứng với môi trường phóng xạ theo cách rất khác thường.
“Có thể chúng vẫn mắc ung thư với tỷ lệ tương tự, nhưng bệnh không ảnh hưởng nhiều đến chức năng sống. Hoặc cũng có thể chúng thực sự có khả năng kháng bệnh tốt hơn”, ông nói thêm.
Nhóm nghiên cứu hiện đang hợp tác với các chuyên gia ung thư để tìm hiểu liệu những cơ chế sinh học ở sói Chernobyl có thể mở ra hướng nghiên cứu mới cho y học con người hay không. Công trình được công bố trên tạp chí Molecular Ecology cuối tháng 4 vừa qua.
Không chỉ sói, nhiều loài động vật khác cũng biến đổi
Sói không phải sinh vật duy nhất khiến giới khoa học chú ý tại Chernobyl.
Nhiều năm qua, các nhà nghiên cứu đã phát hiện hàng loạt dấu hiệu biến đổi ở động vật sống trong vùng nhiễm xạ này. Một nghiên cứu năm 2016 cho thấy loài ếch cây phương Đông (Hyla orientalis) tại đây xuất hiện màu da đen nhiều bất thường thay vì màu xanh lá đặc trưng.
Các nhà khoa học cho rằng sự thay đổi này có thể liên quan đến melanin, sắc tố quyết định màu da. Hàm lượng melanin cao hơn được cho là có khả năng hấp thụ hoặc phân tán một phần bức xạ.
Trong khi đó, một số loài chim như nhạn bụng trắng hay bạc má lớn lại chịu ảnh hưởng tiêu cực rõ rệt từ môi trường nhiễm xạ. Chúng xuất hiện các bất thường về sinh sản, giảm khả năng chống oxy hóa và gia tăng căng thẳng oxy hóa tế bào.
Không chỉ chim chóc, số lượng côn trùng và động vật không xương sống trong đất tại những khu vực ô nhiễm nặng cũng giảm đáng kể.
Nhà khoa học môi trường Jim Smith cho rằng nguyên nhân có thể không chỉ đến từ phóng xạ, mà còn liên quan đến việc con người rời khỏi khu vực này. Khi áp lực từ săn bắn, đô thị hóa và hoạt động công nghiệp biến mất, động vật có điều kiện phục hồi và phát triển tự nhiên mạnh mẽ hơn.
Theo các nhân viên kiểm lâm làm việc tại Khu bảo tồn hổ Bandhavgarh (bang Madhya Pradesh), họ đã nghe thấy tiếng gầm rú từ một trận chiến giữa những con hổ trưởng thành vào rạng sáng thứ hai (11/5).
Một đội tuần tra đã được cử đi để kiểm tra kỹ lưỡng khu vực và phát hiện xác chết của một con hổ trong rừng, trên cơ thể có nhiều vết thương nghiêm trọng, trong khi các bộ phận trên cơ thể vẫn còn nguyên vẹn.
Lực lượng kiểm lâm tiến hành điều tra nguyên nhân cái chết của con hổ và loại trừ khả năng con hổ bị bọn săn trộm bắn chết. Điều tra thêm cho thấy con hổ đã bị thiệt mạng sau một trận chiến tranh giành lãnh thổ với một con hổ đực khác.
Anupam Sahay, Giám đốc Khu bảo tồn hổ Bandhavgarh, cho biết con hổ bị chết là Pujari, một con hổ đực nổi tiếng to lớn và dũng mãnh trong khu vực. Con hổ này được 9 năm tuổi, độ tuổi sung mãn và mạnh mẽ nhất của loài hổ Bengal.
“Rõ ràng cái chết của Pujari bắt nguồn từ một trận chiến tranh giành lãnh thổ. Trên cơ thể của con vật có nhiều vết cắn, xương cổ bị gãy… cho thấy đây là một trận chiến khốc liệt”, Anupam Sahay bình luận.
Khi còn sống, Pujari đã thống trị một phạm vi rộng lớn trong khu bảo tồn Bandhavgarh. Con hổ này đã trải qua nhiều cuộc chiến mãnh liệt để bảo vệ lãnh thổ cũng như đàn con non của mình và chưa từng thất bại cho đến khi bị mất mạng.
Các nhân viên kiểm lâm nhận định thủ phạm giết chết Pujari là con hổ đực có tên D1, một trong những con hổ đực lớn nhất trong khu bảo tồn, đồng thời là đối thủ tranh giành lãnh thổ với Pujari trong suốt một năm qua.
D1 mới chỉ khoảng 7 năm tuổi nên trẻ và khỏe hơn so với Pujari, sở hữu ngoại hình to lớn không thua kém gì đối thủ.
Việc một con hổ lao vào cuộc chiến sống còn với đối thủ có kích thước và sức mạnh tương đương là điều không thường xuyên xảy ra, bởi lẽ hổ là loài sống và săn mồi đơn độc, do vậy nếu bị thương sau cuộc chiến, hổ sẽ gặp nhiều khó khăn trong việc đi săn.
Hiện các nhân viên kiểm lâm vẫn chưa rõ D1 đang ở đâu nên dự đoán con hổ này cũng đang phải chịu vết thương nghiêm trọng sau trận chiến. Có thể D1 đã phải rút sâu vào rừng để dưỡng thương, thậm chí không loại trừ khả năng con vật đã thiệt mạng sau cuộc chiến với đối thủ nặng ký.
Theo số liệu thống kê mới nhất của Ủy ban Bảo tồn Động vật hoang dã Ấn Độ, hiện tại có hơn 130 cá thể hổ đang sống tại Khu bảo tồn Bandhavgarh. Cái chết của “hổ vương” Pujari được xem là một sự mất mát lớn của Khu bảo tồn này và khiến nhiều người yêu thích động vật hoang dã cảm thấy tiếc nuối.
Theo các báo kỹ thuật quốc phòng, sau khi F‑15E bị bắn hạ tại tây nam Iran ngày 3/4, phi công đã phóng ghế thoát hiểm và đeo thiết bị CSEL (Combat Survivor Evader Locator, tạm dịch: thiết bị định vị cho quân nhân sống sót và lẩn tránh) để gửi tín hiệu tới lực lượng tìm kiếm, giúp đội cứu hộ xác định vị trí với nguy cơ bị đối phương phát hiện ở mức rất thấp.
Thiết bị sinh tồn chỉ 800 gram
Được sản xuất bởi Boeing, thiết bị CSEL là một thiết bị nhỏ gọn, nặng khoảng 800 gram, được tích hợp trực tiếp vào áo vest sinh tồn của phi công.
Sau khi phóng ghế thoát hiểm, thiết bị vẫn gắn cố định và liên tục truyền dữ liệu vị trí được mã hóa cùng các thông điệp đã cài sẵn như "bị thương" hoặc "cần giải cứu".
Tín hiệu này sử dụng cơ chế nhảy tần số nhanh và phát xung cực ngắn, khiến việc bị các hệ thống tác chiến điện tử đối phương phát hiện trở nên vô cùng khó khăn.
Được thiết kế để chịu đựng khắc nghiệt, CSEL vẫn hoạt động bình thường sau khi ngâm dưới nước sâu tới 10m và có thời gian chờ lên tới 21 ngày.
Giao diện của thiết bị cho phép vận hành trong môi trường ban đêm, áp lực cao. Thiết bị hỗ trợ liên lạc tầm nhìn trực tiếp qua ăng-ten ngoài và truyền dữ liệu vệ tinh thông qua ăng-ten tích hợp, đồng thời có nút khẩn cấp để phát tín hiệu không mã hóa trong trường hợp tuyệt đối cần thiết.
Đặc biệt, chỉ khi trực thăng cứu hộ tiếp cận, CSEL mới chuyển sang chế độ cho phép máy bay khóa chính xác vị trí của phi công. Dữ liệu này được vệ tinh quân sự chuyển tiếp đến các trung tâm chỉ huy toàn cầu, nơi các thông tin về danh tính, tình trạng y tế và mã xác thực của phi công có thể được truy cập.
Ngay cả khi mất hoàn toàn liên lạc, CSEL vẫn có khả năng lưu trữ bản đồ địa hình và các vị trí an toàn, hướng dẫn phi công như một thiết bị GPS sinh tồn.
Hơn 50.000 bộ được trang bị cho quân đội Mỹ
Theo GlobalSecurity, CSEL được phát triển từ nhu cầu hiện đại hóa thiết bị cứu sinh quân sự, thay thế các bộ đàm sinh tồn cũ như PRC‑90 và PRC‑112 mà quân đội Mỹ sử dụng trước đó.
Ý tưởng về một hệ thống định vị sinh tồn tiên tiến được khởi xướng từ đầu những năm 1990 nhằm cải thiện khả năng định vị chính xác và liên lạc an toàn cho phi công, binh sĩ bị rơi sau trận chiến.
Chương trình CSEL được đặt dưới sự quản lý của Không quân Mỹ và được đẩy nhanh sau những phân tích nhu cầu chiến đấu thực tế ở thập niên 1990.
CSEL được đưa vào Khả năng Hoạt động Ban đầu (IOC) từ tháng 1/2006, với mục tiêu thay thế tất cả các thiết bị cứu sinh trước đó bằng một hệ thống liên lạc hai chiều bảo mật, GPS chính xác và nhiều tần số liên lạc hiện đại.
CSEL đời đầu được ước tính có giá thành khoảng 5.000 USD mỗi chiếc (khoảng 9.500 USD tính theo giá lạm phát). Đây là chi phí cho mỗi đơn vị bộ đàm cầm tay cùng các chức năng định vị và liên lạc tích hợp.
Hệ thống CSEL không chỉ là một công nghệ đơn lẻ mà đã trở thành chương trình trang bị tiêu chuẩn cho nhiều lực lượng trong Quân đội Mỹ.
Một báo cáo cho biết, Boeing đã ký nhiều hợp đồng để cung cấp CSEL, với tổng số hơn 54.600 thiết bị được bàn giao cho các nhánh quân đội Mỹ (Không quân, Lục quân, Thủy quân Lục chiến và Hải quân).
Sáng 16/7/1945, tại sa mạc Jornada del Muerto, gần Alamogordo, bang New Mexico, Mỹ tiến hành vụ thử hạt nhân Trinity. Vụ nổ đã làm nóng chảy cát sa mạc cùng nhiều vật liệu nhân tạo xung quanh, để lại trên mặt đất một lớp vật chất giống thủy tinh, sau này được gọi là trinitite, theo tên của vụ thử.
Trong nhiều thập kỷ, trinitite chủ yếu được nhắc đến như một “dấu tích vật chất” của vụ nổ hạt nhân đầu tiên. Tuy nhiên, với các nhà khoáng vật học, loại đá thủy tinh này còn giống một “hộp đen” lưu giữ khoảnh khắc vật chất bị đẩy vào trạng thái cực hạn: nhiệt độ rất cao, áp suất tăng đột ngột, rồi nguội đi trong thời gian rất ngắn.
Mới đây, nhóm nghiên cứu do nhà khoáng vật học Luca Bindi, Đại học Florence, Italy, dẫn đầu đã công bố phát hiện một tinh thể clathrate chưa từng được ghi nhận trước đây trong mẫu trinitite đỏ. Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Trinitite hình thành khi sức nóng từ vụ nổ làm tan chảy cát sa mạc, đất đá và một số vật liệu nhân tạo tại khu vực thử nghiệm. Khi khối vật chất nóng chảy này nguội lại, nó tạo thành những mảnh thủy tinh có màu xanh nhạt, đỏ hoặc đen.
Phần lớn trinitite có màu xanh lục nhạt. Riêng trinitite đỏ hiếm hơn, được cho là chứa nhiều thành phần kim loại từ tháp thử nghiệm, dây cáp và các thiết bị đo đạc bị phá hủy trong vụ nổ. Những giọt kim loại nhỏ bị cuốn vào cát nóng chảy, sau đó nguội lại và bị “đóng băng” bên trong cấu trúc thủy tinh.
Chính biến thể màu đỏ này đã nhiều lần khiến giới khoa học chú ý. Năm 2021, các nhà nghiên cứu từng phát hiện trong trinitite đỏ một loại giả tinh thể giàu silic. Giả tinh thể là dạng vật chất có trật tự nguyên tử đặc biệt, không lặp lại đều đặn như tinh thể thông thường.
Phát hiện đó khiến nhóm của Bindi tiếp tục đặt câu hỏi: liệu bên trong trinitite đỏ còn ẩn giấu những cấu trúc lạ khác hay không?
“Chiếc lồng” nguyên tử trong đá hạt nhân
Khi phân tích mẫu trinitite đỏ sẫm bằng các kỹ thuật như kính hiển vi điện tử, phân tích vi đầu dò electron và nhiễu xạ tia X, các nhà khoa học phát hiện một lượng nhỏ tinh thể clathrate nằm trong giọt kim loại giàu đồng.
Clathrate là dạng cấu trúc tinh thể trong đó các nguyên tử sắp xếp thành một mạng lưới giống “chiếc lồng”, nhốt các nguyên tử khác bên trong. Trong mẫu trinitite đỏ, mạng lưới này chủ yếu gồm silic, trong khi các nguyên tử canxi nằm ở trung tâm cấu trúc; đồng và sắt cũng xuất hiện với lượng nhỏ.
Theo các nhà khoa học, đây là lần đầu tiên một clathrate được xác nhận về mặt tinh thể học như sản phẩm rắn của một vụ nổ hạt nhân. Điều khiến phát hiện này đặc biệt hơn là kiểu cấu trúc như vậy rất hiếm trong các hợp chất vô cơ tự nhiên.
Nói cách khác, vụ nổ đã tạo ra trong khoảnh khắc những điều kiện mà tự nhiên gần như không có sẵn trên bề mặt Trái Đất.
Dưới nhiệt độ và áp suất cực cao, các nguyên tử bị buộc phải “xếp chỗ” theo cách bất thường. Khi vật chất nguội đi nhanh chóng, cấu trúc lạ ấy được giữ lại trong mẫu trinitite như một vết tích của quá trình cực hạn.
Theo nhóm nghiên cứu, tinh thể clathrate mới phát hiện có thành phần gồm silic, canxi, đồng và một lượng nhỏ sắt. Nó có cấu trúc lập phương kiểu I, dạng cấu trúc thường được mô tả như một khung lồng ở cấp độ nguyên tử.
Các nhà khoa học cho rằng điều kiện hình thành của tinh thể này phản ánh trạng thái rất ngắn ngủi nhưng khắc nghiệt trong vụ nổ Trinity.
Nhiệt độ có thể vượt quá 1.500 độ C, trong khi áp suất tăng vọt trong thời gian ngắn. Chính sự kết hợp giữa nhiệt, áp suất, kim loại từ thiết bị thử nghiệm và cát sa mạc nóng chảy đã tạo ra môi trường hóa học đặc biệt.
