Khối đá 3,7 tỷ năm tuổi tiết lộ gì về quá khứ của Trái Đất?

Chính sự nguội lạnh sau này của hành tinh đã giúp đại dương magma hóa thành thể rắn, từ đó hình thành nên cấu trúc bề mặt lẫn bầu khí quyển. Những tảng đá nguyên sinh xuất hiện sau quá trình nguội đi đang chứa đựng câu trả lời về quá trình hình thành sự sống trên Trái Đất, vốn được cho là đã chìm vào quên lãng do sự tàn phá của kiến tạo mảng.

Tuy nhiên, một nhóm các nhà khoa học đã phát hiện ra tàn tích hóa học sót lại của đại dương magma, ẩn chứa bên trong những khối đá 3,7 tỷ năm tuổi nằm ở miền nam Greenland.

Trái Đất từng là địa ngục trần gian

Trái Đất là sản phẩm của Hệ Mặt Trời sơ khai. Quá trình hình thành nên Trái Đất lên tới đỉnh điểm khi va chạm với một hành tinh khác có kích thước tương đương Hỏa Tinh. Sự kiện này cũng là kết quả cho sự xuất hiện của Mặt Trăng khoảng 4,5 tỷ năm trước.

Bề mặt Trái Đất từng được bao phủ bởi các đại dương magma.

Những vụ va chạm vũ trụ có thể tạo ra đủ năng lượng làm tan chảy vỏ Trái Đất và gần như toàn bộ lớp phủ của hành tinh, qua đó biến các khối đá nóng chảy thành đại dương magma ở độ sâu hàng trăm kilomet. Ngày nay, lớp vỏ Trái Đất đã chuyển hoàn toàn sang thể rắn và lớp phủ trở thành “chất rắn dẻo”, cho phép các chuyển động địa chất chậm hơn thời kỳ sơ khai.

Khi Trái Đất phục hồi và nguội đi sau các vụ va chạm hỗn loạn, đại dương magma bắt đầu kết tinh và đông đặc lại, hình thành nên lớp vỏ Trái Đất như chúng ta biết tới ngày nay. Bên cạnh đó, lượng khí núi lửa phun trào từ các đại dương magma nguội lạnh có thể quyết định cấu tạo bầu khí quyển sơ khai của Trái Đất, là yếu tố hỗ trợ cơ bản cho sự sống.

Đi tìm dấu vết

Việc tìm kiếm bằng chứng địa chất về trạng thái nóng chảy trước đây của Trái Đất rất khó khăn. Về cơ bản, các sự kiện liên quan đến đại dương magma đã xảy ra cách đây hơn 4 tỷ năm. Nhiều loại đá từ thời kỳ đó đã được thay thế bằng lớp kiến tạo mảng.

Tuy nhiên, ngay cả khi các loại đá từ thời kỳ này không còn tồn tại, dấu vết hóa học của chúng vẫn có thể được lưu giữ bên trong Trái Đất. Các tinh thể đông đặc từ thời kỳ nguội lạnh dày đặc đến mức chìm xuống đáy của lớp phủ Trái Đất. Các nhà khoa học thậm chí tin rằng những dư lượng khoáng chất này có thể được lưu trữ tại các khu biệt lập nằm sâu trong ranh giới lõi lớp phủ của Trái Đất.

Trái Đất hiện nay được cấu tạo bởi lõi trong, lõi ngoài, lớp phủ dưới, lớp phủ trên và lớp vỏ.

Nhưng ngay cả khi chúng tồn tại, các nhà khoa học cũng khó có thể tiếp cận để thu thập mẫu nghiên cứu.

Theo Helen M.Williams, nhà địa chất học từ đại học Cambridge, khu vực Greenland là địa điểm tốt để truy tìm những dấu vết quá khứ của Trái Đất. Các mẫu đá thu thập của chúng tôi có nguồn gốc từ vành đai siêu lớp Isua ở tây nam Greenland.

Thoạt nhìn, đá của Isua không khác bất kỳ loại đá bazan hiện đại nằm dưới đáy biển. Tuy nhiên, những mẫu đá này có tuổi đời lâu nhất thế giới, từ 3,7-3,8 tỷ năm tuổi.

Khi phân tích đá Isua, các nhà khoa học đã phát hiện ra những dấu hiệu đồng vị sắt độc đáo. Những dấu vết này cho thấy khu vực lớp phủ nơi mẫu đá hình thành đã phải chịu áp suất rất lớn, nằm dưới bề mặt Trái Đất hơn 700 km. Đây là vị trí mà các khoáng chất thường hình thành trong quá trình đại dương magma kết tinh.

Nhưng nếu những tảng đá này thực sự mang dấu vết của đại dương magma kết tinh, làm thế nào chúng tìm được đường lên bề mặt Trái Đất? Câu trả lời nằm ở cách Trái Đất tan chảy, tạo ra đá núi lửa trên bề mặt hành tinh.

Lớp đá nắm giữ quá khứ của Trái Đất

Khi khu vực lớp phủ Trái Đất nóng lên và tan chảy, chúng nổi lên phần vỏ hành tinh, tạo ra đá núi lửa khi magma chạm tới bề mặt. Bằng cách tìm hiểu thành phần hóa học của các loại đá này, chúng ta có thể biết được thành phần của vật chất hình thành nên chúng.

Cấu tạo đồng vị của đá Isua tiết lộ hành trình của chúng lên bề mặt Trái Đất liên quan đến một số giai đoạn kết tinh và nấu chảy bên trong hành tinh - một loại quá trình chưng cất trên đường lên bề mặt.

Các loại đá được lấy mẫu ở vùng Isua, Greenland.

Theo Williams, kết quả nghiên cứu đã cung cấp một số bằng chứng địa chất đầu tiên và dấu hiệu của các tinh thể đại dương magma trên bề mặt Trái Đất. Bên cạnh đó, nhóm của cô muốn tìm hiểu thêm các loại đá núi lửa cổ đại tại nhiều vị trí khác trên thế giới.

Nếu các núi lửa khác có khả năng phun trào hàng loạt hiện vật địa chất tương tự, nhóm nghiên cứu có thể tìm đến các điểm nóng phun trào ngày nay như Hawaii và Iceland để biết thêm thông tin mới về đồng vị cổ đại trên Trái đất. Từ đó họ có thể tìm thấy nhiều loại đá nguyên thủy hơn trong tương lai, có thể giúp nhân loại hiểu thêm về quá khứ của Trái Đất.

- CLIP: Bên trong tất cả các hành tinh có gì. Nguồn: Soi sáng.