Chúng tôi đi sâu vào hóa học và sinh học tạo nên mùi đặc trưng của mưa. Giải thích cách vi khuẩn đất, tinh dầu thực vật và sét phối hợp để tạo ra hương thơm này. Phân tích độ nhạy ấn tượng của khứu giác con người, cơ chế sol khí được MIT phát hiện và ý nghĩa tiến hóa của mưa đối với loài chúng ta.
Tại sao mưa có mùi thơm như vậy? Bí mật của đất tươi mới
Đây là một trong những trải nghiệm mãnh liệt và phổ quát nhất của nhân loại: khoảnh khắc những giọt mưa đầu tiên của cơn mưa rào mùa hè chạm vào mặt đất nóng, khô và mùi say đắm, đất đai tràn ngập bầu không khí. Với hầu hết chúng ta, hương thơm này gắn liền với sự nhẹ nhõm, thanh lọc và sự tái sinh của thiên nhiên. Tuy nhiên, điều mà giác quan của chúng ta cảm nhận là "mùi mưa" thực chất là kết quả của một quá trình sinh học và hóa học cực kỳ phức tạp diễn ra đồng thời dưới chân và trên đầu chúng ta. Khoa học đã đặt tên cho hiện tượng này là petrichor, và câu chuyện của nó hấp dẫn như chính hương thơm.
Câu hỏi "tại sao mưa có mùi như vậy" đã khiến các nhà nghiên cứu bận tâm trong nhiều thập kỷ. Mãi đến năm 1964, hai nhà khoa học người Úc mới phân lập được các chất gây ra nó, trong khi phải đến năm 2015 mới hiểu được cơ chế vật lý mà hương thơm này di chuyển từ mặt đất đến mũi chúng ta thông qua công nghệ tiên tiến. Câu trả lời không nằm ở nước mưa, vốn không mùi, mà ở cách các giọt nước tương tác với đất, cây cối và khí quyển.
Trụ cột thứ nhất: Geosmin và vi khuẩn đất
Nhân vật chính của hương thơm này là một hợp chất hữu cơ gọi là geosmin. Từ này có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp "geo-" và "osme" (mùi), và việc sản xuất nó là công việc của các sinh vật vi mô gọi là actinobacteria. Những vi khuẩn này có nhiều trong mọi mẫu đất khỏe mạnh và đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ.
Khi đất khô trong thời gian dài, những vi khuẩn này làm chậm hoạt động và tạo ra bào tử để chịu đựng điều kiện khắc nghiệt. Trong quá trình này, chúng sản xuất geosmin. Khi mưa rơi, lực va đập của các giọt nước giải phóng chất này vào không khí. Khứu giác con người có độ nhạy tiến hóa gần như không thể tin được với geosmin. Chúng ta có thể phát hiện nó ngay cả khi nồng độ chỉ là năm phần nghìn tỷ. Để hiểu quy mô, điều đó giống như có thể ngửi thấy một thìa cà phê chất này trong 200 bể bơi Olympic đầy nước. Độ nhạy này không phải ngẫu nhiên, vì đối với tổ tiên chúng ta, mùi geosmin là hướng dẫn tối thượng đến nguồn nước.
Trụ cột thứ hai: Tinh dầu thực vật và petrichor
Trong khi geosmin cung cấp nền tảng "đất", thuật ngữ petrichor mô tả hỗn hợp tổng thể bao gồm cả tinh dầu thực vật. Trong thời kỳ hạn hán, nhiều loài thực vật tiết ra các loại dầu đặc biệt được đất và đá xốp hấp thụ. Các loại dầu này hoạt động như chất ức chế, ngăn hạt giống nảy mầm sớm khi thiếu nước.
Khi mưa bắt đầu, nước "rửa trôi" các chất này từ đá và đất, giải phóng chúng vào khí quyển. Sự pha trộn của các loại dầu này với geosmin tạo ra một hương thơm độc đáo khác nhau tùy theo vùng. Ví dụ, mưa trong rừng thông có mùi khác với mưa trên đồng bằng khô hoặc trên nhựa đường thành phố, chính vì tinh dầu thực vật và hợp chất hữu cơ của đất khác nhau. "Petrichor" về cơ bản là hương thơm của sự giao tiếp hóa học giữa trời và đất.
Trụ cột thứ ba: Ozone và sét
Thường thì mùi mưa đến với chúng ta trước khi chúng ta thấy giọt nước đầu tiên rơi. Mùi "kim loại" và "điện" này đến từ ozone. Trong cơn giông, sét có năng lượng khổng lồ, có khả năng tách các phân tử nitơ và oxy trong khí quyển.
Các nguyên tử oxy đơn lẻ sinh ra kết hợp lại tạo thành ozone (O3). Các luồng không khí hạ xuống vận chuyển ozone từ các tầng khí quyển cao hơn xuống mặt đất. Như vậy, mũi chúng ta cảm nhận mưa đang đến qua hóa học gây ra bởi phóng điện trong không khí. Đó là mùi mà não bộ chúng ta đã học cách liên kết trực tiếp với sự thay đổi thời tiết, chuẩn bị cho chúng ta đón cơn bão sắp đến.
Mùi "bay" như thế nào: Phát hiện của MIT
Trong nhiều năm, các nhà khoa học biết về các chất hóa học nhưng không thể giải thích cách các chất này được phóng từ đất đến mũi chúng ta. Năm 2015, các nhà nghiên cứu MIT đã sử dụng camera tốc độ cao để giải đáp bí ẩn. Họ phát hiện ra rằng khi một giọt mưa rơi xuống bề mặt xốp, nó bẫy các bong bóng không khí cực nhỏ tại điểm tiếp xúc.
Các bong bóng này ngay lập tức nổi lên bề mặt giọt nước và vỡ, tạo ra một "đám mây" các hạt cực nhỏ được gọi là sol khí. Các sol khí này mang theo geosmin, dầu và petrichor. Sau đó, gió đảm nhận việc vận chuyển đám mây thơm này đi xa. Hiện tượng này mãnh liệt hơn nhiều trong mưa nhẹ, vì mưa lớn có xu hướng "dìm chết" các bong bóng trước khi chúng có thể được giải phóng, giải thích tại sao mưa nhẹ có mùi thơm hơn.
Tại sao chúng ta thích nó đến vậy? Di sản tiến hóa của chúng ta
Sở thích của chúng ta đối với mùi mưa không chỉ là thẩm mỹ mà còn có nguồn gốc sinh học sâu sắc. Các nhà nhân chủng học tin rằng con người đã phát triển khứu giác nhạy bén này như một cơ chế sinh tồn. Trong thời kỳ hạn hán, khả năng ngửi thấy mưa từ hàng km xa có nghĩa là bạn có thể hướng đến các khu vực có nước và thức ăn.
Não bộ chúng ta đã kết nối mùi này với sự dồi dào và an toàn. Khi ngửi thấy mùi mưa, hệ thần kinh của chúng ta giải phóng các chất gây bình tĩnh, vì các tín hiệu nguyên thủy cho chúng ta biết rằng nguy hiểm của hạn hán đã qua. Đó là sự kết nối với quá khứ của chúng ta vẫn sống động mỗi khi bầu trời mở ra.
Mùi mưa là một trong những lời nhắc nhở đẹp nhất về sự kết nối của nhân loại với hành tinh. Đó là một bản giao hưởng bao gồm vi khuẩn cực nhỏ, hệ thống phòng thủ của thực vật và sức mạnh của sét. Lần tới khi bạn ở ngoài trời sau cơn mưa, hãy hít thở sâu. Điều bạn ngửi thấy là chính sự sống đang tái sinh, một hương thơm mà chúng ta mang trong mình từ bình minh của nhân loại, nhắc nhở chúng ta rằng chúng ta cũng là một phần của vòng tuần hoàn vĩ đại này của thiên nhiên.
Mưa không chỉ làm sạch bầu khí quyển; nó đánh thức các giác quan của chúng ta bằng hương thơm nguyên thủy và chân thành nhất trên thế giới.
