Đại dương Magma được phát hiện trong đá Greenland 3,7 tỷ năm tuổi
Trái đất không phải lúc nào cũng là ốc đảo xanh của sự sống trong một hệ mặt trời khắc nghiệt. Trong 50 triệu năm đầu tiên của hành tinh chúng ta, khoảng 4,5 tỷ năm trước.
Trái đất không phải lúc nào cũng là ốc đảo xanh của sự sống trong một hệ mặt trời khắc nghiệt. Trong 50 triệu năm đầu tiên của hành tinh chúng ta, khoảng 4,5 tỷ năm trước, bề mặt của nó là một khung cảnh địa ngục với các đại dương magma, sủi bọt và bốc hơi nhiệt cực nóng từ bên trong lòngTrái đất.
Quá trình làm mát hành tinh sau đó từ trạng thái nóng chảy và sự kết tinh của các đại dương magma tạo thành đá rắn, đây có thể coi là một giai đoạn hình thành cấu trúc hành tinh của chúng ta bao gồm cả tính chất hóa học trên bề mặt và sự hình thành bầu khí quyển ban đầu của Trái đất.
Những tảng đá nguyên sinh chứa đựng những manh mối trong việc hình thành các cấu trúc của Trái đất. Một nhóm các nhà khoa học đã phát hiện ra tàn dư hóa học của đại dương magma trên Trái đất trong những khối đá 3,7 tỷ năm tuổi ở miền nam Greenland, tiết lộ một bức tranh toàn cảnh về thời điểm Trái đất gần như tan chảy hoàn toàn.
Địa ngục trần gian
Trái đất là sản phẩm của một hệ mặt trời sơ khai hỗn loạn, nhiều nghiên cứu cho thấy là đã có một số tác động thảm khốc giữa Trái đất và các hành tinh khác. Sự hình thành của Trái đất lên đến đỉnh điểm khi nó va chạm với một hành tinh có kích thước bằng sao Hỏa, dẫn đến sự hình thành mặt trăng khoảng 4,5 tỷ năm trước.
Những cuộc va chạm vũ trụ này được cho là đã tạo ra đủ năng lượng để làm tan chảy lớp vỏ Trái đất và gần như toàn bộ phần bên trong hành tinh của chúng ta (lớp phủ), tạo ra những khối đá nóng chảy ở quy mô hành tinh hình thành nên “đại dương magma” có độ sâu hàng trăm km. Ngược lại, ngày nay, lớp vỏ Trái đất hoàn toàn rắn chắc và lớp phủ được coi là “chất rắn dẻo”: cho phép chuyển động địa chất chậm khác xa với magma lỏng của lớp phủ sơ khai của Trái đất.
Khi Trái đất phục hồi và nguội đi sau những vụ va chạm hỗn loạn, các đại dương magma sâu của nó kết tinh và đông đặc lại, bắt đầu hành trình của Trái đất mà chúng ta biết ngày nay. Núi lửa phun ra từ các đại dương magma đã nguội có thể đóng vai trò quyết định trong sự hình thành và thành phần của bầu khí quyển sơ khai của hành tinh chúng ta – nơi cuối cùng sẽ hỗ trợ sự sống.
Các lớp của Trái đất trong mặt cắt ngang, thể hiện lõi, lớp phủ và lớp vỏ
Tìm kiếm địa chất
Việc tìm kiếm bằng chứng địa chất về trạng thái nóng chảy trước đây của Trái đất là vô cùng khó khăn. Điều này là do các sự kiện đại dương magma có khả năng đã diễn ra hơn 4 tỷ năm trước và nhiều tảng đá từ thời kỳ lịch sử Trái đất đó đã được tái chế bởi kiến tạo mảng.
Nhưng trong khi đá từ thời kỳ này không còn tồn tại, dấu vết hóa học của chúng có thể vẫn còn lưu giữ ở độ sâu của Trái đất. Các tinh thể rắn chắc từ thời kỳ làm mát của Trái đất sẽ dày đặc đến mức chúng sẽ chìm xuống đáy lớp phủ của Trái đất. Các nhà khoa học thậm chí còn tin rằng những cặn khoáng chất này có thể được lưu giữ ở những vùng biệt lập nằm sâu trong ranh giới lõi lớp phủ của Trái đất.
Nếu chúng tồn tại, chúng ta không thể tiếp cận được những nghĩa địa pha lê cổ xưa này – ẩn quá sâu để chúng ta có thể lấy mẫu trực tiếp. Và nếu chúng nổi lên trên bề mặt Trái đất, các tinh thể đại dương magma sẽ trải qua quá trình tan chảy và đông đặc một cách tự nhiên, chỉ để lại dấu vết về nguồn gốc của chúng trong các tảng đá núi lửa hình thành nên lớp vỏ Trái đất.
Manh mối pha lê
Greenland sẽ là nơi lý tưởng để tìm kiếm những dấu vết về quá khứ nóng chảy của Trái đất. Các mẫu vật có nguồn gốc từ vành đai siêu vỏ Isua ở phía tây nam Greenland, một khu vực nổi tiếng đối với các nhà địa chất. Thoạt nhìn, đá của Isua trông giống như bất kỳ loại đá bazan hiện đại nào bạn tìm thấy dưới đáy biển. Nhưng những tảng đá này nằm trong số những tảng đá lâu đời nhất trên thế giới, được cho là có niên đại từ 3,7 đến 3,8 tỷ năm tuổi.
Khi phân tích đá ở Isua, các nhà khoa học đã phát hiện ra những dấu hiệu đồng vị sắt độc đáo. Những dấu hiệu này cho thấy khu vực lớp phủ nơi đá hình thành đã phải chịu áp suất rất cao, cách bề mặt Trái đất hơn 700 km. Đó chính xác là nơi các khoáng chất hình thành trong quá trình kết tinh đại dương magma.
Nhưng nếu những tảng đá này thực sự có dấu vết của đại dương magma kết tinh, thì làm thế nào chúng tìm được đường đến bề mặt Trái đất? Câu trả lời nằm ở cách bên trong Trái đất tan chảy, tạo ra đá núi lửa trên bề mặt hành tinh.
Đá tan chảy
Khi các vùng của lớp phủ bán rắn của Trái đất nóng lên và tan chảy, chúng nổi lên về phía lớp vỏ Trái đất, cuối cùng tạo ra đá núi lửa khi magma chạm tới bề mặt và nguội đi. Bằng cách nghiên cứu tính chất hóa học của những loại đá này trên bề mặt, chúng ta có thể thăm dò thành phần của vật liệu tan chảy để tạo thành chúng.
Cấu trúc đồng vị của đá Isua tiết lộ rằng hành trình của chúng đến bề mặt Trái đất bao gồm một số giai đoạn kết tinh và nấu chảy lại bên trong hành tinh - một loại quá trình chưng cất trên đường lên bề mặt. Nhưng những tảng đá nổi lên, nằm ở Greenland ngày nay, vẫn lưu giữ các dấu hiệu hóa học kết nối chúng với dòng magma bao phủ của Trái đất.
Kết quả thu được đủ cung cấp một số bằng chứng địa chất đầu tiên về dấu hiệu của các tinh thể đại dương magma trong đá núi lửa được tìm thấy trên bề mặt Trái đất. Các nhà khoa học muốn tìm hiểu xem liệu các loại đá núi lửa cổ đại khác trên khắp thế giới có thể cho chúng ta biết thêm về các đại dương magma trước đây của Trái đất hay không.
Nếu các núi lửa khác có thể đã phun ra các hiện vật địa chất tương tự, thì chúng ta cũng có thể tìm đến các điểm nóng phun trào hiện đại như Hawaii và Iceland để tìm thêm những điểm mới lạ về đồng vị nói về quá khứ xa xưa của Trái đất. Có thể trong tương lai sẽ có nhiều loại đá nguyên thủy hơn được tìm thấy, điều này có thể giúp chúng ta hiểu thêm về quá khứ đầy biến động khi những dòng magma bao phủ Trái đất.
