Ẩn sâu bên trong Trái đất - vài trăm km đầu tiên dưới lớp vỏ của hành tinh chúng ta - có một đại dương rất khác. Có thể đây cũng là đại dương lớn nhất thế giới. Tuy nhiên, nước tại đây không chảy trong một bể chứa lớn, cũng như không có con cá nào tồn tại ở đó. Trên thực tế, nước của đại dương này ở dạng thô sơ nhất, đã bị phân tách hóa học thành các nguyên tử hydro và oxy, và kết hợp với đất đá xung quanh. Tức là, gần như toàn bộ đại dương này đang lưu trữ trong vật chất tại lớp phủ.
Denis Andrault và Nathalie Bolfan-Casanova, các nhà khoa học địa chất tại Đại học Clermont Auvergne ở Pháp, đã phát triển một mô hình mới cho thấy đại dương tại lớp phủ này đang vận chuyển nhiều nước hơn những gì chúng ta nghĩ trước đây. Khi đá rắn trong lớp phủ - lớp giữa vỏ và lõi Trái đất - trở nên bão hòa với nước đã phân ly hóa học, nó có thể biến đổi thành dạng bùn nóng chảy giàu nước. Lúc này, do nhẹ hơn nên nó có thể nổi lên và nước sẽ thấm ngược trở lại lớp vỏ. Các nhà nghiên cứu gọi đây là hiện tượng “mưa lớp phủ”.
Nếu sự luân chuyển của nước giữa khí quyển, sông băng, hồ, sông, các tầng chứa nước ngầm và đại dương ảnh hưởng đến mực nước biển cũng như tần suất lượng mưa và hạn hán, thì sự trao đổi nước giữa lớp phủ và bề mặt Trái đất cũng có tác động to lớn đến môi trường sinh sống trên hành tinh chúng ta.
Các nhà khoa học đã phát hiện rằng nước trên bề mặt có thể di chuyển xuống lớp phủ khi các mảng kiến tạo va chạm; và nước trong lớp phủ được đưa trở lại bề mặt bởi những hoạt động như phun trào núi lửa, miệng phun thủy nhiệt dưới đáy biển và sự hình thành lớp vỏ mới tại các trung tâm trên khắp đại dương. Chu trình nước địa chất giữa lớp phủ và bề mặt cần phải cân bằng thì mực nước biển trên Trái đất mới ổn định. Nếu không, toàn bộ hành tinh của chúng ta có thể là một đại dương kỳ dị khổng lồ hoặc một thế giới khô cạn.
Trên thực tế, Trái đất duy trì khả năng ở được là do mực nước biển vẫn tương đối ổn định trong hàng tỷ năm. Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây về lớp phủ cho thấy lượng nước được đưa vào lớp phủ gần gấp đôi so với lượng nước được giải phóng trở lại bề mặt.
Andrault nói: “Có một lớp cách bề mặt khoảng 410 km có thể chứa rất nhiều nước”. Ông cho biết thêm, cách hiểu phổ biến hiện nay cho rằng nước sẽ ở đó mãi mãi. Nếu đúng như vậy, nước trên bề mặt Trái đất sẽ từ từ giảm xuống.
Tuy nhiên,nghiên cứu của Andrault và Bolfan-Casanova chỉ ra rằng mưa lớp phủ có thể đủ để giữ cân bằng chu trình nước địa chất.
Để tìm ra yếu tố mưa lớp phủ, các nhà nghiên cứu đã xem xét điều gì xảy ra khi một phiến đá trữ nước chìm sâu hơn vào lớp phủ. Họ phát hiện rằng khi nó chìm xuống, sự gia tăng của nhiệt độ và áp suất sẽ khiến đá tan chảy và giải phóng nước.
Andrault nói: “Đá tan chảy giống như một loại bùn. Hãy tưởng tượng một hỗn hợp nhão của các hạt cát dính vào nhau với bùn ở giữa - bùn chính là mưa lớp phủ”.
Đá tan chảy càng nhiều thì nước càng được giải phóng nhiều. Cuối cùng bùn đủ nhẹ để nó bắt đầu nổi lên.
Yoshinori Miyazaki, một nhà khoa học trái đất và hành tinh tại Viện Công nghệ California, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết mô hình mưa lớp phủ của Andrault và Bolfan-Casanova đã “cho thấy có một cách khác để vận chuyển nước lên bề mặt ngoài quá trình đối lưu quy mô toàn cầu của chính lớp phủ”.
Miyazaki nói: “Nước thường không thích bị giam trong đá. Nó sẽ dễ dàng thoát ra ở giai đoạn đá tan chảy và thấm dần lên trên”.
Andrault nói rằng cần phải nghiên cứu thêm để hiểu được mức độ mà nước thoát ra theo cách này.
Mô hình mưa lớp phủ cũng gợi ý rằng hiện tại có một đại dương ở lớp phủ trên. Andrault nói: “Cùng với đại dương trên bề mặt, đại dương bên dưới này đảm bảo rằng nước duy trì ổn định trên bề mặt Trái đất”.
Miyazaki nói: “Chúng ta còn rất nhiều điều để tìm hiểu về chu trình nước địa chất. Nhưng có một sự thật chắc chắn là nó đã hoạt động với một mức độ đáng kinh ngạc để giữ cho mực nước biển trung bình của Trái đất tương đối ổn định trong 500 triệu năm qua, và có thể lâu hơn nữa. Từ đó nó giúp duy trì một môi trường thích hợp cho sự sống tiếp diễn”.
Văn Thiện
