Khoa học đi tìm lời giải cho khoảng thời gian dài tỷ năm đã biến mất khỏi lịch sử Trái Đất

Đôi lúc, ta bỗng quên mất mình đang làm gì, đang phải làm gì. Cái trải nghiệm khó chịu này khiến bạn cảm thấy dòng thời gian mình đang sống bỗng gập mất một đoạn nhỏ. Nhưng cảm giác này chẳng nhằm nhò gì so với Trái Đất tỷ năm tuổi của chúng ta đâu: trong lịch sử Địa Cầu, đã có những khoảng Trái Đất "mất trí nhớ" kéo dài tới hàng trăm triệu năm.

Có thể khẳng định sự tồn tại của những khoảng trống lịch sử này trên đặc tính địa chất Trái Đất: các chuyên gia khảo cổ phát hiện thấy hai lớp đá thuộc hai niên đại cách xa nhau lại nằm ngay sát nhau; khoảng trống thời gian này có thể lên tới 1,2 tỷ năm. Điều này cho thấy bằng cách nào đó, thiên nhiên đã khiến trầm tích của khoảng thời gian này không xuất hiện trong đất.

The Great Unconformity là khoảng trống trong lịch sử địa chất của Trái Đất.

Những khoảng lệch này như cười vào nỗ lực tìm hiểu quá khứ Trái Đất của chúng ta, bởi lẽ chúng là minh chứng cho thấy tồn tại một khoảng thời gian đã biến mất bí ẩn. Tuy nhiên, các nhà khoa học có thể dựa vào đó mà học cách đọc ký ức Trái Đất, cũng như cách ta đếm số vòng cây để mà suy ra độ tuổi của đại thụ vậy.

"Một câu hỏi lớn, bao trùm tất cả, là sự khác nhau giữa một khối trầm tích hoàn chỉnh với một khối trầm tích đã bị mất vài lớp do xói mòn", nhà địa chất Rebecca Flowers tới từ Đại học Colorado Boulder viết. "Một điểm nữa là [nó giúp ta] hiểu được liên kết giữa các hiện tượng xuất hiện trên bề mặt (như xói mòn), quá trình diễn ra trong lòng đất, và những thay đổi có tác động lâu dài liên quan tới sinh học, khí hậu hay môi trường".

Giáo sư Flowers là tác giả nghiên cứu mới được đăng tải hôm thứ Hai trên tạp chí PNAS. Cô chỉ ra rằng những phát hiện mới liên quan tới một trong những khoảng trống được biết đến nhiều nhất trong lịch sử Trái Đất, The Great Unconformity (tạm dịch là Khoảng Lệch Lớn), xuất hiện trên nhiều lớp trầm tích khắp Trái Đất.

Khoảng trống này kéo dài từ khoảng 550 triệu năm trước (khoảng thời gian ngay trước khi cơ thể sống phức tạp bắt đầu xuất hiện) tới khoảng hơn 1 tỷ năm trước (khi vi sinh vật vẫn đang "thống trị" Trái Đất).

Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng hóa thạch trong khoảng thời gian này đã bị ăn mòn do ảnh hưởng của thời kỳ Trái Đất gần như bị đóng băng hoàn toàn.

Tuy nhiên, trong báo cáo mới, cô Flowers và cộng sự đưa ra nhận định mới về sự hình thành khoảng trống lịch sử: đây là đặc tính của mảng kiến tạo thuộc từng vùng chứ không phải do một hiện tượng nào mang tính toàn cầu. Họ kết luận như vậy khi phân tích hóa thạch granite tại Đỉnh Pikes, Colorado. Đây không phải nơi duy nhất cô Flowers lấy mẫu nghiên cứu.

"Chúng tôi làm việc tại nhiều khu vực khảo cổ khác khắp Bắc Mỹ, bao gồm cả hẻm núi Grand Canyon, có lẽ là nơi nổi tiếng nhất có xuất hiện Khoảng Lệch Lớn. Chúng tôi có kế hoạch tới những điểm khảo cổ mới nằm tại các lục địa khác nữa", cô Flowers nói.

"Mục đích của việc này là xác định liệu có phải một hiện tượng mang quy mô toàn cầu, như nhiều nhà khoa học đã giả định, tạo ra xói mòn dẫn tới sự xuất hiện của Khoảng Lệch Lớn, hay liệu có nhiều Khoảng Lệch xuất hiện tại các mốc thời gian khác nhau, những nơi khác nhau và do những lý do khác nhau".

Để giải quyết vấn đề này, đội ngũ nghiên cứu khoáng thạch và tinh thể nhằm tái tạo lại lịch sử nhiệt (kỹ thuật xác định niên đại các lớp) của các lớp trầm tích. Kết quả cho thấy lớp trầm tích nhiều tuổi hơn đã xói mòn trước khi Trái Đất bước vào kỷ băng hà đầu tiên, điều đó chứng tỏ Khoảng Lệch Lớn không xuất hiện do tác động của xói mòn gây ra bởi băng.

Kết quả nghiên cứu cũng khiến các nhà nghiên cứu nghi ngờ giả thuyết trước đây, vốn cho rằng việc xói mòn song song với việc hình thành Khoảng Lệch Lớn đã khiến chất dinh dưỡng phủ kín bề mặt Trái Đất, tạo ra sự kiện bùng nổ kỷ Cambri - thời điểm sinh vật sống phức tạp xuất hiện tại 541 triệu năm trước.

"Nếu như hiện tượng xói mòn xuất hiện vài trăm triệu năm trước thời điểm bùng nổ Cambri, thì có nghĩa hai hiện tượng này, bùng nổ sự sống và xói mòn Khoảng Lệch Lớn, không có liên hệ", cô Flowers giải thích. "Kết quả nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra rằng ở Đỉnh Pikes, những vết xói mòn tạo nên Khoảng Lệch xuất hiện vài trăm triệu năm trước thời điểm bùng nổ kỷ Cambri".

Đội ngũ nghiên cứu cho rằng hoạt động địa chất có liên quan tới việc hình thành và phân tách siêu lục địa Rodinia đã khiến Khoảng Lệch Lớn tại Đỉnh Pikes xuất hiện. Tuy nhiên, ta vẫn chưa rõ bản chất của Khoảng Lệch Lớn - khoảng trống trí nhớ trong lịch sử Trái Đất. Phải cần thêm nghiên cứu về các Khoảng Lệch khác nằm rải rác trên Trái Đất thì may ra, ta mới vẽ nên được bức tranh toàn cảnh về khoảng thời gian bị mất này.