Hổ phách là nhựa cây đã đông cứng và biến đổi hoá học qua hàng triệu năm trong lòng đất. Khi nhựa còn dính, nó bẫy côn trùng, nhện, lông vũ, hạt phấn, đôi khi cả thằn lằn nhỏ. Lớp nhựa bao kín, hút nước khỏi xác sinh vật và ngăn vi khuẩn, nên hình dạng bên ngoài được giữ lại chi tiết tới từng sợi lông chân kiến. Các mẫu hổ phách lâu đời nhất có sinh vật bên trong đã có tuổi hàng chục triệu năm, thậm chí gần trăm triệu năm.
Chính vì thế giới cổ sinh vật học coi hổ phách là "cửa sổ" nhìn vào hệ sinh thái rừng cổ: thứ mà hoá thạch trong đá hiếm khi giữ được, như cánh côn trùng mỏng, mạng nhện, nấm, hay khoảnh khắc nhện đang tấn công con mồi. Bài viết giải thích hành trình từ giọt nhựa tới hổ phách, những phát hiện nổi tiếng, và vì sao giấc mơ lấy ADN khủng long từ muỗi trong hổ phách chỉ có trong phim.
Từ giọt nhựa tới hổ phách: hành trình hàng triệu năm
Không phải mọi giọt nhựa đều thành hổ phách. Phần lớn bị phân huỷ, cháy hoặc rửa trôi. Những giọt "may mắn" đi qua các giai đoạn sau:
- Cây tiết nhựa để tự vệ. Nhựa (khác với nhựa sống, tức dịch vận chuyển đường) chảy ra khi thân cây bị thương, bịt vết thương và làm dính chân sâu bọ đục thân. Nhựa chứa nhiều terpen, hợp chất có mùi thơm và tính kháng khuẩn.
- Sinh vật bị dính. Côn trùng đậu nhầm, nhện bò ngang, lông chim cọ vào. Giọt nhựa tiếp theo chảy xuống phủ kín chúng.
- Nhựa bị chôn vùi. Cây đổ, nhựa rơi vào đất ẩm, đầm lầy, cửa sông hoặc trầm tích ven biển, nơi thiếu oxy giúp nó không bị phân huỷ.
- Bay hơi và trùng hợp. Các phân tử terpen dễ bay hơi thoát dần; phần còn lại liên kết với nhau thành chuỗi polymer dài, cứng hơn. Giai đoạn trung gian còn mềm, dễ chảy dưới nhiệt, được gọi là copal.
- Thời gian, nhiệt và áp suất hoàn tất. Sau hàng triệu năm, vật liệu thành hổ phách: cứng khoảng 2–2,5 trên thang Mohs, nhẹ, gần như không tan trong dung môi thông thường.
Ranh giới tuổi giữa copal và hổ phách không thống nhất giữa các tài liệu; giới khoa học thường phân biệt dựa trên mức độ trùng hợp đo bằng phương pháp hoá học hơn là một mốc thời gian cố định.
Ba "kho" hổ phách nổi tiếng trong nghiên cứu
Hổ phách có ở nhiều nơi, nhưng ba nguồn dưới đây được nhắc tới nhiều nhất trong nghiên cứu cổ sinh vật. Tuổi là ước tính từ địa tầng, các nghiên cứu khác nhau có thể cho khoảng hơi khác.
| Nguồn | Tuổi ước tính | Cây tạo nhựa | Điểm đáng chú ý |
|---|---|---|---|
| Vùng biển Baltic (Bắc Âu) | Khoảng 40–45 triệu năm (thế Eocen) | Cây lá kim cổ, nguồn gốc chính xác còn bàn cãi | Trữ lượng lớn nhất thế giới; chứa axit succinic |
| Cộng hoà Dominica (Caribe) | Khoảng 15–20 triệu năm (thế Miocen) | Cây họ đậu thuộc chi Hymenaea đã tuyệt chủng | Rất trong, nhiều ếch, thằn lằn nhỏ, côn trùng nhiệt đới |
| Bang Kachin (Myanmar) | Khoảng 99 triệu năm (kỷ Phấn trắng) | Cây lá kim cổ | Thời khủng long; nhiều loài mới được mô tả mỗi năm |
Mỗi kho là một "bức ảnh chụp" khu rừng ở một thời điểm. So sánh côn trùng trong hổ phách Myanmar với hổ phách Baltic, các nhà khoa học thấy rõ cuộc đổi ngôi của nhiều nhóm sinh vật sau khi khủng long tuyệt chủng.
Những phát hiện khiến cả thế giới chú ý
Năm 2016, một nhóm nhà cổ sinh vật học do Xing Lida (Trung Quốc) và Ryan McKellar (Canada) dẫn đầu công bố trên tạp chí Current Biology một mẩu hổ phách Myanmar khoảng 99 triệu năm chứa đoạn đuôi nhỏ phủ lông vũ. Cấu trúc đốt sống cho thấy đây là đuôi của một con khủng long nhỏ chứ không phải chim, bằng chứng trực tiếp rằng một số khủng long có lông vũ. Trước đó, lông vũ khủng long chủ yếu được biết qua dấu in trên đá.
Hổ phách còn giữ những khoảnh khắc hành vi: nhện đang lao vào ong bắp cày mắc lưới, côn trùng đang giao phối, kiến thợ đang tha ấu trùng, ve bám trên lông vũ. Những cảnh này gần như không thể xuất hiện trong hoá thạch đá, vì quá trình hoá đá thường làm dẹt và phá vỡ cấu trúc mềm.
Một số mẫu hổ phách cũng chứa chim non, thằn lằn, ếch, ốc, hoa và hạt phấn, giúp tái dựng khí hậu và hệ thực vật. Kỹ thuật chụp cắt lớp vi tính bằng tia X cho phép xem mẫu ba chiều mà không phải cắt hổ phách, nhờ đó các nhà khoa học mô tả được cả cấu trúc bên trong cơ thể sinh vật nhỏ.
Vì sao không lấy được ADN khủng long như trong phim
Ý tưởng lấy máu khủng long từ con muỗi trong hổ phách trở nên nổi tiếng nhờ tiểu thuyết và bộ phim "Công viên kỷ Jura" đầu thập niên 1990. Cùng thời gian đó, vài nghiên cứu công bố đã tách được ADN từ côn trùng trong hổ phách hàng chục triệu năm tuổi. Nhưng các phòng thí nghiệm khác không lặp lại được kết quả, và giới khoa học hiện cho rằng đó là ADN nhiễm bẩn từ môi trường hiện đại.
Lý do nằm ở bản chất của ADN. Phân tử này bị đứt gãy dần sau khi sinh vật chết, kể cả trong điều kiện bảo quản tốt. Một nghiên cứu năm 2012 trên xương chim moa ở New Zealand ước tính "chu kỳ bán rã" của liên kết ADN khoảng 521 năm trong điều kiện nhiệt độ ở đó. Theo tốc độ này, sau vài triệu năm gần như không còn đoạn nào đủ dài để đọc, chứ chưa nói tới 99 triệu năm.
Một nghiên cứu khác vào năm 2013 thử tìm ADN trong côn trùng bị kẹt trong copal chỉ vài nghìn năm tuổi, dùng kỹ thuật giải trình tự hiện đại, và vẫn không tìm thấy ADN côn trùng đáng tin. Hổ phách giữ hình dạng rất tốt, nhưng bên trong, mô mềm thường đã biến thành lớp màng carbon. Điều nó lưu giữ là hình thái, không phải bản thiết kế di truyền.
Hổ phách và nguồn gốc của chữ "điện"
Cọ hổ phách vào len hay lông thú, nó hút được mẩu giấy vụn, sợi lông nhẹ. Người Hy Lạp cổ đã biết hiện tượng này; truyền thống thường gán quan sát đầu tiên cho triết gia Thales xứ Miletus, dù không có văn bản của chính ông còn lại. Tiếng Hy Lạp gọi hổ phách là "elektron".
Năm 1600, nhà khoa học Anh William Gilbert viết tác phẩm về từ học và tĩnh điện, dùng từ Latin "electricus" (giống hổ phách) để gọi những vật có khả năng hút sau khi cọ xát. Từ đó sinh ra "electricity", "electron" và cả hệ thuật ngữ điện học hiện đại. Một mẩu nhựa cây cổ đại vì thế đã để lại dấu vết trong vốn từ khoa học của nhân loại.
Tên tiếng Việt "hổ phách" là từ Hán Việt. Giai thoại phương Đông kể rằng linh hồn con hổ chết đi biến thành đá, nên gọi là "hồn hổ"; đây là truyền thuyết dân gian, không liên quan gì tới quá trình hình thành thật. Ngoài ra, hổ phách khá nhẹ, tỷ trọng chỉ nhỉnh hơn nước một chút, nên có thể nổi trong nước muối đậm đặc. Đó là lý do bão lớn ở biển Baltic thỉnh thoảng đánh dạt hổ phách lên bờ, và người dân ven biển có tập quán đi nhặt sau bão.
Hổ phách kể gì về khí hậu và những khu rừng đã mất
Mỗi mẩu hổ phách là một mẫu vật nhỏ của khu rừng tạo ra nó. Hạt phấn hoa, bào tử nấm, mảnh lá, lông động vật có vú, vụn vỏ cây lẫn trong nhựa cho biết rừng đó có những loài gì, ẩm hay khô, nóng hay mát. Hổ phách Dominica chứa nhiều ếch cây và côn trùng nhiệt đới cho thấy một khu rừng mưa ẩm; hổ phách Baltic lại có nhiều côn trùng gợi tới rừng ôn đới ấm.
Bản thân thành phần hoá học của hổ phách cũng là manh mối. Phân tích quang phổ hồng ngoại và các hợp chất đặc trưng giúp các nhà khoa học đoán họ cây đã tiết ra nhựa, ngay cả khi không còn mẩu gỗ nào. Có trường hợp phân tích này cho thấy cây tạo nhựa thuộc một nhóm đã biến mất khỏi vùng đó từ lâu.
Từng có những ý tưởng táo bạo hơn. Thập niên 1980, một số nhà nghiên cứu đề xuất rằng bọt khí li ti trong hổ phách giữ lại không khí cổ và cho thấy khí quyển thời khủng long giàu oxy hơn hiện nay. Các nhóm khác về sau chỉ ra hổ phách không kín khí hoàn toàn qua hàng triệu năm, khí bên trong có thể trao đổi với bên ngoài, nên kết luận này không được chấp nhận rộng rãi. Câu chuyện là ví dụ tốt về cách khoa học tự sửa sai: một ý tưởng hấp dẫn vẫn phải qua kiểm chứng độc lập.
Hiểu nhầm hay gặp và câu chuyện đạo đức
"Hổ phách là nhựa sống của cây." Hổ phách hình thành từ nhựa (resin) tiết ra ở vết thương, không phải nhựa sống (sap) chứa đường đi trong mạch cây. Nhựa sống không đông cứng thành hổ phách.
"Côn trùng trong hổ phách còn nguyên ruột gan." Hình dạng bên ngoài thường được giữ tuyệt đẹp, có trường hợp còn thấy cấu trúc cơ hay mô bên trong qua chụp cắt lớp, nhưng phần lớn chất hữu cơ đã biến đổi. Không thể "hồi sinh" bất cứ thứ gì từ đó.
"Mẫu càng cổ, càng hiếm thì nghiên cứu càng không có vấn đề." Hổ phách Myanmar đặt ra câu hỏi đạo đức. Khu mỏ ở bang Kachin nằm trong vùng xung đột, nhiều báo cáo cho thấy lợi nhuận khai thác có thể góp phần nuôi xung đột và điều kiện lao động rất nguy hiểm. Từ năm 2020, một số hiệp hội cổ sinh vật học khuyến nghị các nhà nghiên cứu ngừng công bố trên mẫu hổ phách Myanmar thu được sau thời điểm xung đột leo thang, và một số tạp chí đã áp dụng chính sách tương tự.
Câu hỏi thường gặp
Hổ phách và copal khác nhau thế nào?
Copal là nhựa cây đã cứng nhưng chưa trùng hợp hoàn toàn, còn chứa nhiều chất dễ bay hơi. Nó mềm hơn hổ phách, dễ dính hoặc chảy khi gặp nhiệt và một số dung môi. Hổ phách đã qua quá trình biến đổi lâu hơn, bền hơn về mặt hoá học. Ranh giới tuổi giữa hai loại không được quy định thống nhất.
Ở Việt Nam có hổ phách không?
Hổ phách có thể hình thành ở bất cứ đâu từng có rừng cây tiết nhựa và điều kiện chôn vùi phù hợp. Tuy nhiên, các nguồn hổ phách được nghiên cứu và khai thác nổi tiếng hiện nay nằm ở Bắc Âu, Caribe, Myanmar, Mexico và một số nơi khác. Thông tin về mỏ hổ phách đáng kể tại Việt Nam hiện chưa phổ biến trong tài liệu khoa học.
Vì sao côn trùng trong hổ phách trông như vừa mới chết?
Nhựa bao kín sinh vật rất nhanh, rút nước khỏi mô và chứa terpen có tính kháng khuẩn, nên quá trình thối rữa bị chặn lại. Nhựa còn giữ nguyên hình khối ba chiều, không ép dẹt như trầm tích. Kết quả là đường nét bên ngoài còn sắc nét sau hàng chục triệu năm.
Làm sao các nhà khoa học xác định tuổi hổ phách?
Hổ phách không định tuổi trực tiếp bằng phóng xạ dễ dàng như một số loại đá. Các nhà khoa học thường dựa vào lớp đá chứa nó: định tuổi tro núi lửa hoặc khoáng vật trong cùng địa tầng, so sánh hoá thạch vi sinh, hạt phấn. Vì vậy tuổi hổ phách luôn kèm khoảng sai số.
Hổ phách có cháy được không?
Có. Hổ phách là vật liệu hữu cơ nên cháy được, toả mùi nhựa thơm đặc trưng. Ở một số vùng Bắc Âu, hổ phách từng được đốt để lấy hương. Chính tính chất này khiến phép thử bằng que nóng hay lửa làm hỏng bề mặt mẫu, nên các bảo tàng không dùng.
Có thể nhìn thấy côn trùng trong hổ phách bằng mắt thường không?
Nhiều mẫu có côn trùng đủ lớn để nhìn bằng mắt, nhưng phần lớn sinh vật trong hổ phách rất nhỏ, chỉ vài milimet, cần kính lúp hoặc kính hiển vi. Các bảo tàng thường đặt mẫu dưới kính phóng đại, chiếu sáng từ phía sau để thấy rõ chi tiết.