2 khối cấu trúc kỳ lạ khổng lồ đang ‘trỗi dậy’ bên trong lòng Trái đất?

Bình luận Ánh Dương • 08:18, 05/04/22

Giúp NTDVN sửa lỗi

Sâu trong lòng Trái đất bên dưới chúng ta, có 2 khối ‘cấu trúc kỳ lạ’ khổng lồ, có kích thước bằng các lục địa. Một bên dưới châu Phi, một bên dưới Thái Bình Dương. Có vẻ như chúng đang trỗi dậy và có thể làm ảnh hưởng đến bề mặt Trái đất.

Các khối cấu trúc kỳ lạ khổng lồ trong lòng Trái đất này có nguồn gốc từ độ sâu 2.900 km dưới bề mặt, gần như nửa chừng trung tâm của Trái đất. Chúng được cho là nơi phát sinh ra những cột đá nóng được gọi là "chùm lớp phủ sâu" vươn lên tới bề mặt Trái đất.

Khi những ‘chùm lớp phủ sâu’ này tiếp cận lên đến bề mặt Trái đất, những vụ phun trào núi lửa khổng lồ xảy ra - loại đã góp phần vào sự tuyệt chủng của loài khủng long cách đây 65,5 triệu năm. Các khối cấu trúc này cũng có thể là nguồn gốc của sự phun trào của một loại khoáng chất đá quý gọi là kimberlite, mang kim cương từ độ sâu 120-150 km (và trong một số trường hợp sâu đến khoảng 800 km) lên bề mặt Trái đất.

Các nhà khoa học đã biết đến các khối cấu trúc này từ rất lâu, nhưng chúng hoạt động như thế nào trong lịch sử Trái đất vẫn còn là một câu hỏi bỏ ngỏ. Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học của Đại học Wollongong, Úc lập mô hình hàng tỷ năm lịch sử địa chất và phát hiện ra các khối cấu trúc này cũng tụ lại với nhau và tách rời nhau giống như các lục địa và siêu lục địa trên bề mặt Trái đất.

Mô hình cho sự tiến hóa của khối cấu trúc kỳ lạ trong lòng Trái đất

Các khối cấu trúc này nằm trong lớp phủ, lớp đá nóng dày giữa vỏ Trái đất và lõi của nó. Lớp phủ là rắn nhưng có dịch chuyển chậm trong khoảng thời gian dài. Chúng ta biết các khối cấu trúc kỳ lạ ở đó vì chúng làm chậm lại các sóng do động đất gây ra, điều này cho thấy các khối cấu trúc này nóng hơn môi trường xung quanh.

Các nhà khoa học thường đồng ý rằng các khối cấu trúc này có liên quan đến sự chuyển động của các mảng kiến tạo trên bề mặt Trái đất. Tuy nhiên, chúng đã thay đổi như thế nào trong quá trình lịch sử của Trái đất thì hoàn toàn khiến họ bối rối.

Một trường phái cho rằng các khối cấu trúc đó hiện tại hoạt động như những cái neo, được giữ cố định trong hàng trăm triệu năm trong khi các tảng đá khác di chuyển xung quanh chúng. Tuy nhiên, các nhà khoa học biết rằng các mảng kiến tạo và các mảng phủ di chuyển theo thời gian, và nghiên cứu của họ cho thấy rằng, các khối cấu trúc này đang không ngừng biến dạng.

Nghiên cứu mới của các nhà khoa học cho thấy các khối cấu trúc bên trong lòng Trái đất này đã thay đổi hình dạng và vị trí nhiều hơn so với những gì họ suy nghĩ trước đây. Trên thực tế, trong quá trình lịch sử, chúng đã tập hợp và phân tách ra giống như cách mà các lục địa và siêu lục địa dịch chuyển bên trên bề mặt Trái đất.

Các nhà khoa học đã sử dụng Cơ sở hạ tầng tính toán quốc gia của Úc để chạy các mô phỏng máy tính tiên tiến về cách lớp phủ của Trái đất đã hoạt động qua một tỷ năm.

Các mô hình này dựa trên việc tái tạo lại các chuyển động của các mảng kiến tạo. Khi các mảng đẩy vào nhau, đáy đại dương bị đẩy xuống giữa chúng trong một quá trình được gọi là quá trình hút chìm.

Đá lạnh từ đáy đại dương ngày càng chìm sâu vào lớp phủ, và khi đạt đến độ sâu khoảng 2.000 km, nó sẽ đẩy các khối cấu trúc nóng sang một bên.

Video trên: 200 triệu năm qua bên trong Trái đất. Cấu trúc nóng có màu vàng đến đỏ (sẫm hơn thì nông hơn) và cấu trúc lạnh có màu xanh lam (đậm hơn thì sâu hơn).

Các nhà khoa học nhận thấy rằng cũng giống như các lục địa, các khối cấu trúc có thể tập hợp lại - tạo thành các "siêu khối" như trong cấu hình hiện tại - và vỡ ra theo thời gian.

Một khía cạnh quan trọng trong mô hình của các nhà khoa học là mặc dù các khối cấu trúc này thay đổi vị trí và hình dạng theo thời gian, chúng vẫn phù hợp với mô hình phun trào núi lửa và khoáng chất đá quý kimberlite được ghi lại trên bề mặt Trái đất.

Đáng chú ý, các mô hình của các nhà khoa học Úc cho thấy khối cấu trúc bên dưới châu Phi được hợp nhất lại gần đây nhất là 60 triệu năm trước - trái ngược hoàn toàn với các đề xuất trước đó, cho rằng khối cấu trúc này có thể đã tồn tại ở dạng gần như hiện tại trong khoảng thời gian lâu hơn tới gần mười lần.

Các câu hỏi khác về các khối cấu trúc kỳ lạ trong lòng Trái đất

Các khối cấu trúc này có nguồn gốc từ đâu? Chính xác thì chúng được làm bằng gì? Các nhà khoa học Úc vẫn chưa thể lý giải được.

Có hai giả thuyết phổ biến nhất: Một là chúng được lắp ráp từ nhiều mảnh vật chất của bề mặt và lớp phủ trong quá trình kiến tạo mảng. Mật độ của các khối cấu trúc có thể được giải thích là do sự tích tụ của vật chất đại dương dày đặc từ các phiến đá bị đẩy xuống bởi chuyển động của mảng kiến tạo.

Hai là chúng chính là tàn tích của Theia - hành tinh giả thuyết to bằng sao Hỏa đã đâm vào và hợp nhất với Trái Đất 4,5 tỉ năm trước. Các khối cấu trúc này có thể dày đặc hơn lớp phủ xung quanh, và do đó chúng có thể bao gồm vật chất tách ra khỏi phần còn lại của lớp phủ từ trước đó trong lịch sử Trái đất. Điều này có thể giải thích tại sao thành phần khoáng chất của Trái đất khác với thành phần của các thiên thạch.

Bất kể cuộc tranh luận này như thế nào, công trình của các nhà khoa học Úc cho thấy các phiến đá chìm có nhiều khả năng vận chuyển các mảnh lục địa đến khối dưới châu Phi hơn là khối dưới Thái Bình Dương.

Điều thú vị là kết quả này phù hợp với nghiên cứu gần đây, cho thấy nguồn gốc của chùm núi lửa phun lên từ khối châu Phi có chứa vật chất lục địa, trong khi chùm núi lửa phun lên từ khối Thái Bình Dương thì không.

Theo dõi các khối cấu trúc để tìm khoáng chất đá quý và kim cương

Trong khi công việc của các nhà khoa học là giải quyết những câu hỏi cơ bản về sự tiến hóa của hành tinh chúng ta, nó cũng có những ứng dụng thực tế.

Các mô hình của các nhà khoa học Úc cung cấp một khuôn khổ để nhắm mục tiêu chính xác hơn vị trí của các khoáng chất đá quý liên quan đến lớp phủ. Đó là kim cương được đưa lên bề mặt bởi khoáng chất đá quý kimberlite dường như có được liên kết với các khối cấu trúc kỳ lạ này.

Các mỏ magma sunfua, là nguồn dự trữ niken chính trên thế giới, cũng có liên quan đến các đợt phun trào của lớp phủ từ trong lòng Trái đất. Bằng cách giúp tìm kiếm các khoáng chất mục tiêu như niken (một thành phần thiết yếu của pin lithium-ion và các công nghệ năng lượng tái tạo khác), các mô hình của các nhà khoa học Úc có thể góp phần chuyển đổi sang nền kinh tế phát thải thấp.

Các tác giả: Nicolas Flament, Giảng viên chính, Đại học Wollongong; Andrew Merdith, Nghiên cứu viên, Đại học Leeds; Ömer F. Bodur, Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ, Đại học Wollongong, và Simon Williams, Nghiên cứu viên, Đại học Northwest, Tây An, Trung Quốc.

Theo The Conversation

Bạn bình luận gì về tin này?



BÀI CHỌN LỌC

2 khối cấu trúc kỳ lạ khổng lồ đang ‘trỗi dậy’ bên trong lòng Trái đất?