Nhiều mảnh hóa thạch đã nằm ẩn mình dưới hang suốt hàng nghìn năm.

Một nghiên cứu do Đại học Griffith (Australia) dẫn đầu mới đây đã xây dựng một bộ khung mới giúp các nhà khoa học giải mã những dấu vết còn lưu lại trên xương động vật được tìm thấy trong các hang động dưới nước.

Theo nhóm nghiên cứu, các mảnh hóa thạch xương trong những "nghĩa địa" chìm này có khả năng lưu giữ thông tin đặc biệt về quá khứ. Tuy nhiên, việc xác định chính xác cách hài cốt tích tụ, tồn tại và biến đổi trong môi trường hang động ngập nước từ lâu vẫn là một thách thức.

Bà Meg Walker, nghiên cứu sinh tiến sĩ dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Julien Louys, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu tiến hóa của con người Australia, cùng các đồng nghiệp đã phân tích xương động vật từ hai hệ thống hang động dưới nước là Green Waterhole và Gouldens Sinkhole, gần Mount Gambier, Nam Úc.

Các mẫu vật được thu thập với sự hỗ trợ của những thợ lặn hang động chuyên nghiệp thuộc Hiệp hội Thợ lặn Hang động Australia. Những mảnh xương bao gồm của cả động vật bản địa và ngoại lai như bò, kangaroo, emu, cừu, heo, chó dingo, thỏ, possum, quoll và chuột đầm lầy. Một số mẫu có thể có niên đại từ thời kỳ những người châu Âu đầu tiên đến khu vực và thành lập thành phố vào những năm 1840.

Nhóm nghiên cứu sử dụng nhiều phương pháp phân tích, từ quan sát ở quy mô lớn đến kiểm tra vi mô, kết hợp với các mẫu xương được xác định tuổi bằng phương pháp phóng xạ carbon. Các nhà khoa học xem xét nhiều đặc điểm, từ vị trí phân bố của xương, dấu vết trên bề mặt đến thành phần nguyên tố và protein còn lưu giữ trong các tế bào cổ đại.

Kết quả cho thấy, môi trường hang động dưới nước có thể bảo tồn hài cốt rất tốt. Trong nhiều trường hợp, xương vẫn giữ được cấu trúc ban đầu cùng những chi tiết tinh vi trên bề mặt. Tuy nhiên, nước và các điều kiện sinh thái trong hang cũng để lại những dấu vết hóa học và sinh học đặc trưng.

Mức độ ánh sáng dường như là một yếu tố quan trọng. Ở những khu vực gần cửa hang, nơi ánh sáng có thể xuyên xuống nước, tảo và một số loài thực vật phát triển đôi khi tạo thành quần thể trên bề mặt xương và để lại dấu vết có thể nhận biết.

Ngược lại, tại những khu vực tối hoàn toàn, nơi ánh sáng Mặt trời không thể chiếu tới, thực vật không phát triển. Nhờ đó, nhiều mẫu xương được bảo tồn trong tình trạng gần như nguyên sơ.

Trong khi đó, xương nằm trong các hang động khô lại mang những dấu hiệu biến đổi khác. Chúng không có các dấu vết đặc trưng của môi trường thủy sinh, nhưng có thể bị vi khuẩn trên cạn phân hủy hoặc bị rễ cây tạo thành những rãnh dài trên bề mặt.

Theo bà Meg Walker, việc xác định những "dấu vết" đặc trưng do từng môi trường tạo ra giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn quá trình hình thành và biến đổi của các tập hợp xương trong hang động.

Các nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm đến những hóa thạch của động vật khổng lồ đã tuyệt chủng. Bằng cách tìm hiểu cách những mẫu xương tương đối trẻ tích tụ và biến đổi trong các hang động dưới nước, họ có thể đối chiếu với hóa thạch cổ hơn để xác định cách những loài động vật khổng lồ từng xâm nhập hoặc bị cuốn vào các hệ thống hang động này.

Những dấu vết còn lại trên xương cũng có thể giúp tái dựng điều kiện môi trường từng tồn tại xung quanh hài cốt.

"Nghiên cứu này đã cung cấp bộ khung đầu tiên để giải thích cách các hóa thạch động vật khổng lồ hình thành, tồn tại và biến đổi trong các hang động dưới nước", bà Walker cho biết.

Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp mới có thể trở thành công cụ hữu ích cho các nhà khảo cổ học và cổ sinh vật học trên thế giới trong việc phục dựng môi trường cũng như lịch sử quá khứ từ những hệ thống hang động dưới nước, nơi việc nghiên cứu hóa thạch vốn gặp nhiều khó khăn.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí PLOS One.