Khoan sâu nghìn mét ở đáy đại dương, phát hiện thứ khiến nhà khoa học kinh ngạc

Hơn 6.000 km tính từ bề mặt Trái Đất luôn là thế giới chứa đầy bí mật khiến các nhàkhoa học, địa chất học điên đầu tìm hiểu, giải mã. Cách thức hoạt động bên trong Trái Đất; cách Trái Đất sinh ra từ trường để bảo vệ sinh vật sống trên hành tinh... là những câu hỏi đầy hấp dẫn đối với giới chuyên môn.

Mới đây nhất, một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã phát hiện ra vật liệu lâu đời nhất từng được tìm thấy dưới đáy đại dương: Những tảng đá có niên đại khoảng 2,8 tỷ năm. Quan trọng hơn, vật liệu tỷ năm này có thể là chìa khóa giải mã những bí ẩn bên trong của Trái Đất.

Các tảng đá 2,8 tỷ năm - được tàu nghiên cứu của Mỹ nạo vét từ dưới đáy Ấn Độ Dương sâu hàng nghìn mét hơn hai thập kỷ trước - gần đây đã được phân tích tại một phòng thí nghiệm địa chất ở Bắc Kinh, Trung Quốc.

Hình minh họa cho thấy vỏ Trái đất, lớp phủ và lõi siêu nóng. Ảnh: Shutterstock

Trong bài báo xuất bản trên Tạp chí Science Advances, các nhà khoa học cho biết: Vật liệu đá không chỉ có niên đại 2,8 tỷ năm thuộc kỷ nguyên Archaean; khi nghiên cứu sâu hơn, họ nhận thấy, những tảng đá tỷ năm tuổi này có khả năng làm sáng tỏ cách thức hoạt động của bên trong Trái Đất.

Tác giả chính của nghiên cứu cho biết trong khi những tảng đá lục địa lâu đời nhất Trái Đất đã hơn 4 tỷ năm tuổi, thì những tảng đá tạo nên đáy đại dương lại trẻ hơn nhiều - thường dưới 200 triệu năm tuổi.

Tuy nhiên, những tảng đá được nghiên cứu - nằm trong số các mẫu mà các nhà khoa học nhận được vào năm 2017 từ Tiến sĩ Henry Dick, một nhà khoa học Mỹ cấp cao của Viện Hải dương học Woods Hole (WHOI) ở Massachusetts, Mỹ cung cấp - lại có tuổi đời 2,8 tỷ năm.

Các loại đá được nghiên cứu nằm trong số các mẫu nhận được vào năm 2017 từ một nhà khoa học cấp cao của Mỹ. Ảnh: Liu Chuanzhou

Với sự tài trợ của Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ, nhà khoa học Henry Dick đã dẫn đầu và tham gia hơn chục chuyến đi kể từ những năm 1970 để lập bản đồ và lấy mẫu vùng Southwest Indian Ridge, một dãy núi dưới biển trải dài hơn 7.000km, chia đôi vùng biển giữa Châu Phi và Nam Cực.

Hố sâu nhất từng được khoan qua lớp vỏ đại dương, ở chặng thứ hai của một cuộc thám hiểm do nhà địa chất Henry Dick của WHOI dẫn đầu vào năm 2006, khoan sâu 1.500 mét bên dưới đứt gãy kiến tạo Atlantis, một khu vực của Ấn Độ Dương nơi lớp vỏ thấp hơn lộ ra. Đây là một kỳ tích!

Đặc biệt, Tiến sĩ Henry Dick đang tìm kiếm những tảng đá từ lớp phủ của Trái Đất đã được đưa lên đáy biển bởi các hoạt động kiến tạo.

Lớp phủ là khu vực chủ yếu là rắn giữa lớp vỏ mỏng phía trên của Trái Đất và lõi nóng chảy, siêu nóng của nó.

Ông nói: “Những tảng đá này là một kho báu cho các nhà địa chất nghiên cứu nguồn gốc của vỏ đại dương và sự tiến hóa của lớp phủ bên dưới. Có rất nhiều loại phân tích khác nhau có thể được thực hiện với các loại đá, và khi các mẫu tiếp tục được thu thập, chúng trở thành nguồn tư liệu tự nhiên vô giá cho các nhà khoa học muốn hiểu về Trái Đất. Những mẫu vật 2,8 tỷ năm này sẽ hỗ trợ nghiên cứu hiện tại của tôi về nguồn gốc tiểu lục địa của lớp phủ bên dưới núi Tây Nam Ấn Độ".

Trước khi tiến hành đo thành phần hóa học của mẫu vật 2,8 tỷ năm tuối, nhóm các nhà khoa học phát hiện ra rằng, bằng mắt thường, họ thấy chúng trông giống một thứ gì đó đến từ lục địa hơn là từ đáy biển.

Ross Mitchell, đồng tác giả của công trình cho biết: "Chúng tôi phát hiện thấy các chất rất bền khi bị nấu chảy hoặc trộn lẫn. Một thành phần như vậy chỉ ra thời đại Archaean từ 4 đến 2,5 tỷ năm trước".

... khiến các nhà khoa học kinh ngạc đó là:

Làm thế nào mà một phần của lục địa lại nằm dưới đáy biển, nơi mà chỉ hơn 2 tỷ năm sau mới được hình thành?

Bài báo lập luận, lời giải thích hợp lý nhất là những tảng đá vỡ ra từ phần phía nam của lục địa châu Phi cổ đại và trôi dạt qua lớp trên của lớp vỏ Trái Đất hơn 2.000 km trước khi cuối cùng xuất hiện tại Rặng núi Tây Nam Ấn Độ, nơi chúng được vớt lên bằng tàu của Henry Dick vào tháng 12 năm 2000.

Các mô phỏng máy tính do nhóm của các nhà khoa học thực hiện đã cho thấy một kịch bản như vậy là hợp lý.

Một minh họa về con đường được đề xuất cho vật chất lục địa trong khí quyển. Ảnh: Liu Chuanzhou

Tác giả giải thích, lớp trên của lớp vỏ Trái Đất - được gọi là thiên quyển - mềm và nóng, không giống như lớp vỏ cứng và thạch quyển bên trên nó. Thiên quyển kéo dài từ khoảng 100 km đến khoảng 700 km bên dưới bề mặt Trái Đất.

Lớp thạch quyển không chỉ cho phép lớp vỏ và thạch quyển chuyển động xung quanh mà còn hoạt động giống như một máy trộn mạnh mẽ để trộn lẫn mọi thứ ở nhiệt độ khoảng 1.300 độ C.

Tác giả chính của nghiên cứu cho biết: Nếu giả thuyết của chúng tôi là đúng, nó sẽ thách thức một nguyên lý thông thường rằng vũ trụ là đồng nhất về mặt hóa học.

Hiện, các nhà khoa học đang háo hức tìm thêm bằng chứng để hỗ trợ giả thuyết của mình vì trước đó, xuất hiện một bài báo tạp chí Nature năm 2008 cũng nói về những tảng đá lục địa cổ được tìm thấy một cách đáng ngạc nhiên dưới đáy biển trẻ. Các nhà khoa học mong muốn có được chuyến du ngoạn vào Ấn Độ Dương.

"Có rất nhiều kho báu cần được khám phá dưới đáy biển. Ở đó vẫn còn những câu hỏi mở. Việc hiểu được lớp vỏ của hành tinh hình thành như thế nào là rất quan trọng vì chúng ta đang xem xét sự trao đổi nhiệt, khối lượng và các nguyên tố dễ bay hơi giữa bên trong và bên ngoài Trái Đất. Nếu chúng ta có thể đến đó, chúng ta sẽ học được nhiều điều về các quá trình xảy ra dưới đáy biển ảnh hưởng như thế nào đến khí hậu toàn cầu trên quy mô hàng chục nghìn năm" - Henry Dick cho biết.

Tiến sĩ Mỹ Henry Dick.

Một cơ hội khác để trả lời những câu hỏi này có thể đến sớm nhất vào năm 2024, khi một nhóm các nhà khoa học quốc tế lên kế hoạch khoan vào lớp vỏ đang lan rộng nhanh chóng của Vòm phía Bắc Hawaii bằng tàu khoan biển sâu Chikyu của Nhật Bản.

Dự án "MoHole thế kỷ 21" nhiều giai đoạn sẽ sử dụng công nghệ máy nâng hiện có của Chikyu để khoan một "lỗ thí điểm" 2.500 mét dưới đáy biển.Trong khi chờ đợi, những người đề xuất dự án, do Cơ quan Khoa học và Công nghệ Biển-Trái Đất Nhật Bản (JAMSTEC) đứng đầu, sẽ lập chiến lược để khoan thêm 2.500 mét - với tổng số đáng kinh ngạc là 5.000 mét - vào lớp phủ trên.

Greg Moore, nhà địa chất tại Đại học Hawaii, Mỹ và là một trong những người đề xuất chính của dự án cho biết: "Chưa ai thực sự thử mức độ thử nghiệm này trước đây, sử dụng công nghệ riser để khoan vào lớp vỏ đại dương. Nhưng hiện tại, chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi có công nghệ để khoan lỗ thí điểm này, và điều đó sẽ cho chúng tôi biết nhiều hơn về những gì ở đó và những thách thức mà chúng tôi sẽ gặp phải khi đi sâu hơn".