Lần đầu khai phá mẫu đá sâu nhất từ lớp phủ Trái Đất
Một cuộc khám phá kỷ lục khoan vào lớp đá dưới đáy Đại Tây Dương đã đem lại những hình dung rõ nét nhất về việc Trái đất trông như thế nào ở bên dưới lớp vỏ của chính nó. Đây là một kết quả quan trọng từ Dự án Khám phá Đại dương Quốc tế (IODP).
Trong khám phá này, các nhà nghiên cứu đã khoan được một mẫu đá giống đá cẩm thạch xanh có độ dài 1.268m và gần như liền mạch từ một vùng của lớp phủ Trái đất (quyển manti) – nằm phía dưới lớp vỏ và phía trên nhân Trái đất, chiếm hơn 80% khối lượng của hành tinh – qua đáy đại dương. Mẫu vật mang đến cái nhìn chưa từng có về các quá trình dẫn tới sự hình thành lớp vỏ Trái đất.
“Dù chúng tôi đã tạm hình dung ra loại đá này sẽ trông như thế nào nhưng khi nhìn thấy mẫu vật ngay trên bàn thì hóa ra nó hoàn toàn khác”, Natsue Abe, một nhà hóa thạch học tại Cơ quan KHCN Biển – Trái đất Nhật Bản tại Yokohama, cho biết.
“Các kết quả từ cuộc khám phá này là một cột mốc kỳ diệu”, Rosalind Coggon, nhà địa chất biển tại Đại học Southampton, Anh, đánh giá. “Khoan đại dương đem lại khả năng tiếp cận duy nhất tới các mẫu sâu bên trong Trái đất, yếu tố quan trọng để hiểu sự hình thành và tiến hóa của hành tinh của chúng ta”.
Lớp vỏ đại dương – một dạng lớp vỏ hình thành chủ yếu bên dưới các đại dương của Trái đất – được cấu thành từ một lớp đá núi lửa bazan dày đặc. Lớp đá này mỏng và trẻ hơn nhiều so với lớp vỏ lục địa do đá được tái tạo liên tục qua sự chuyển động của các mảng kiến tạo.
Thông thường, magma phun trào ở đáy đại dương nhưng ở một số địa điểm, đá manti cũng nổi lên bề mặt và tương tác với nước biển trong phản ứng secpentin hóa. Điều này làm thay đổi cấu trúc của đá – mang lại cho chúng vẻ ngoài giống đá cẩm thạch – và giải phóng nhiều chất khác nhau, bao gồm cả hydro.
Vào tháng 5/2023, tàu JOIDES Resolution đến thăm ngọn núi Atlantis Massif dưới đáy biển, nằm ngay phía Tây sống núi giữa Đại Tây Dương. Các nhà nghiên cứu đã chọn khoan tại Lost City, địa điểm ở phía Nam của sống núi. “Chúng tôi chỉ dự định khoan sâu 200m bởi vì đó là nơi sâu nhất mà con người từng khoan vào lớp đá phủ”, Johan Lissenberg, nhà thạch học tại Đại học Cardiff, Anh nói. “Nhưng quá trình khoan dễ dàng một cách bất ngờ, nhanh hơn 3 lần so với bình thường và thu về những khối đá hình trụ dài liền mạch”. Nhóm chỉ dừng lại khi dự án gần đến hạn kết thúc.
Khi xem xét chi tiết cấu trúc của đá, các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy “các đặc trưng xiên” (oblique features), một dấu hiệu của lý thuyết đang rất phổ biến về cách magma tách khỏi lớp phủ để trở thành một phần của lớp vỏ. Việc đá của lớp phủ nằm xen kẽ với các loại đá khác của lõi cho thấy ranh giới giữa lớp phủ và lớp vỏ không rõ ràng như dữ liệu địa chấn thường gợi ý. Jessica Warren, nhà địa hóa học tại Đại học Delaware ở Newark, Mỹ, cho biết, việc tập hợp những kết quả này sẽ là “chìa khóa giúp chúng ta hiểu được sự hình thành của các mảng kiến tạo trong đại dương”.
Chuyến thám hiểm đánh dấu sự nghiệp kéo dài bốn thập kỷ của JOIDES Resolution mà Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ (NSF) thuê từ một công ty tư nhân với giá 72 triệu USD mỗi năm. Tuy nhiên, NSF đã thông báo là không còn đủ khả năng chi trả nên chương trình sẽ ngừng lại. Aled Evans, nhà địa chất biển tại Đại học Southampton, Anh, cho biết điều này khiến một số nhà khoa học, đặc biệt là những nhà nghiên cứu trẻ, cảm thấy tương lai của lĩnh vực này thật bất định.
Một thách thức lớn còn lại là khoan xuyên qua lớp bazan và xuyên qua ranh giới giữa lớp vỏ và lớp phủ – được gọi là điểm gián đoạn Mohorovičić hay ‘Moho’. Việc này sẽ cho phép họ tiếp cận lớp đá manti nguyên sơ chưa tương tác với nước biển. Abe nói: “Chúng tôi vẫn chưa đi sâu vào lớp vỏ thực sự”. Việc khoan suôn sẻ bất ngờ tại Lost City là điềm báo tốt cho những nỗ lực trong tương lai, có thể được thực hiện bởi tàu nghiên cứu Chikyu của Nhật Bản.□
Diễm Quỳnh lược dịch
Nguồn: https://doi.org/10.1038/d41586-024-02560-w
Bài đăng Tia Sáng số 16/2024
