Nguồn gốc của 'lỗ hổng trọng lực'

Chùm magma bắt nguồn từ sự biến mất của một đại dương cổ đại.

Có một “lỗ hổng trọng lực” ở Ấn Độ Dương - nơi mà lực hấp dẫn của Trái đất yếu hơn. Đồng thời, khối lượng của nó thấp hơn bình thường và mực nước biển giảm hơn 328 feet (100 mét).

Một đại dương đang biến mất

Sự bất thường này đã khiến các nhà địa chất bối rối trong một thời gian dài. Song, giờ đây, các nhà nghiên cứu từ Viện Khoa học Ấn Độ ở Bengaluru (Ấn Độ) đã tìm thấy thứ mà họ tin là lời giải thích đáng tin cậy cho sự hình thành của “lỗ hổng trọng lực”. Đó là những chùm magma đến từ sâu bên trong hành tinh, giống như thứ dẫn đến sự hình thành núi lửa.

Để đi đến giả thuyết này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng siêu máy tính để mô phỏng cách khu vực có thể hình thành từ 140 triệu năm trước. Những phát hiện này, được trình bày chi tiết trong một nghiên cứu công bố gần đây trên tạp chí Geophysical Research Letters. Nghiên cứu xoay quanh một đại dương cổ đại hiện không còn tồn tại.

Con người đã quen nghĩ về Trái đất như một khối cầu hoàn hảo. Tuy nhiên, suy nghĩ đó khác xa với sự thật. Đồng tác giả nghiên cứu Attreyee Ghosh - nhà địa vật lý và Phó Giáo sư tại Trung tâm Khoa học Trái đất thuộc Viện Khoa học Ấn Độ cho biết: “Trái đất về cơ bản là một củ khoai tây sần sùi. Vì vậy, về mặt kỹ thuật, nó không phải là hình cầu. Thực tế, chúng tôi gọi đó là hình elip. Bởi, khi hành tinh quay, phần giữa phình ra bên ngoài”.

Hành tinh của chúng ta không đồng nhất về mật độ và tính chất của nó. Trong đó, một số khu vực dày đặc hơn những khu vực khác. Điều này ảnh hưởng đến bề mặt Trái đất và lực hấp dẫn của nó.

Phó Giáo sư Ghosh lấy ví dụ: “Nếu bạn đổ nước lên bề mặt Trái đất, phần mà nước chiếm được gọi là geoid. Điều đó được kiểm soát bởi những khác biệt về mật độ này trong vật chất bên trong hành tinh. Bởi, chúng hút bề mặt theo những cách rất khác nhau tùy thuộc vào khối lượng bên dưới”.

Geoid là hình dạng bề mặt của đại dương giả định khi chỉ có ảnh hưởng của tương tác hấp dẫn của Trái đất và sự tự quay, mà không có những ảnh hưởng khác như thủy triều và gió. Bề mặt này được mở rộng qua các lục địa.

“Hố trọng lực” ở Ấn Độ Dương chính thức được gọi là điểm thấp geoid Ấn Độ Dương. Đây là điểm thấp nhất trong geoid đó và là điểm dị thường hấp dẫn lớn nhất của nó.

Điểm này tạo thành một vùng trũng hình tròn bắt đầu ngay ngoài mũi phía Nam của Ấn Độ và có diện tích khoảng 1,2 triệu dặm vuông (3 triệu km2). Sự bất thường này được phát hiện bởi nhà địa vật lý người Hà Lan Felix Andries Vening Meinesz vào năm 1948, trong một cuộc khảo sát trọng lực từ một con tàu. Tới nay, sự bất thường đó vẫn còn là một bí ẩn.

Để tìm ra câu trả lời tiềm năng, Phó Giáo sư Ghosh và các đồng nghiệp đã sử dụng những mô hình máy tính để đặt đồng hồ lùi lại 140 triệu năm. Từ đó, nhằm khám phá bức tranh toàn cảnh về mặt địa chất.

“Chúng tôi có một số thông tin và một số sự tự tin về hình dạng Trái đất hồi đó. Các lục địa và đại dương ở những nơi rất khác nhau. Ngoài ra, cấu trúc mật độ cũng rất khác”, bà Ghosh cho biết.

Từ điểm khởi đầu đó, đến nay, nhóm đã thực hiện 19 mô phỏng. Họ tái tạo sự dịch chuyển của các mảng kiến tạo và hành vi của magma, hoặc đá nóng chảy, bên trong lớp phủ - lớp bên trong dày của Trái đất nằm giữa lõi và lớp vỏ. Trong sáu kịch bản, một mức geoid tương tự như ở Ấn Độ Dương đã hình thành.

Yếu tố phân biệt trong cả sáu mô hình này là sự hiện diện của các chùm magma xung quanh geoid, cùng với cấu trúc lớp phủ ở vùng lân cận. Chúng được cho là nguyên nhân hình thành “lỗ trọng lực”.

Các mô phỏng đã được chạy với những tham số khác nhau về mật độ của magma. Trong những mô phỏng không có các chùm magma, khu vực thấp này không hình thành.

Phó Giáo sư Ghosh cho biết, bản thân những chùm magma này bắt nguồn từ sự biến mất của một đại dương cổ đại khi vùng đất Ấn Độ trôi dạt và cuối cùng va chạm với châu Á hàng chục triệu năm trước. “Ấn Độ ở một nơi rất khác 140 triệu năm trước.

Thời điểm đó, có một đại dương giữa mảng kiến tạo Ấn Độ và châu Á. Ấn Độ bắt đầu di chuyển về phía Bắc và như vậy, đại dương biến mất trong khi khoảng cách với châu Á bị thu hẹp”, nữ chuyên gia giải thích. Khi mảng đại dương đi xuống bên trong lớp phủ, nó có thể đã thúc đẩy sự hình thành magma. Từ đó, đưa vật chất có mật độ thấp đến gần bề mặt Trái đất hơn.

Hành tinh của chúng ta không đồng nhất về mật độ và tính chất.

Tương lai của geoid

Theo tính toán của nhóm nghiên cứu, geoid hình thành khoảng 20 triệu năm trước. Thật khó để nói liệu nó sẽ biến mất hay không. “Tất cả điều đó phụ thuộc vào cách những dị thường này di chuyển xung quanh trên Trái đất. Có thể là nó tồn tại trong một thời gian rất dài. Song, cũng có thể là các chuyển động của mảng kiến tạo sẽ tác động theo cách khiến nó biến mất trong vài trăm triệu năm nữa ở tương lai”.

Trong khi đó, Tiến sĩ Alessandro Forte, Giáo sư địa chất tại Trường Đại học Florida ở Gainesville, người cũng không tham gia vào nghiên cứu, tin rằng có lý do chính đáng để thực hiện các mô phỏng trên máy tính nhằm xác định nguồn gốc của áp thấp geoid ở Ấn Độ Dương.

Ông cũng đồng quan điểm rằng, nghiên cứu này là một cải tiến so với trước đó. Nghiên cứu trước đây chỉ mô phỏng sự hạ xuống của vật chất lạnh xuyên qua lớp phủ, chứ không bao gồm cả magma bốc lên của lớp phủ.

Tuy nhiên, Forte cho biết, ông đã tìm thấy một số sai sót trong quá trình thực hiện nghiên cứu. “Vấn đề nổi cộm nhất với chiến lược lập mô hình được các tác giả áp dụng là nó hoàn toàn không tái tạo được luồng năng lượng mạnh mẽ của lớp phủ đã phun trào cách đây 65 triệu năm ở vị trí đảo Réunion ngày nay.

Sự phun trào của dòng dung nham bao phủ một nửa tiểu lục địa Ấn Độ vào thời điểm này - tạo ra Bẫy Deccan nổi tiếng, một trong những đặc điểm núi lửa lớn nhất trên Trái đất - từ lâu đã được cho là do một chùm bao phủ mạnh hoàn toàn không có trong mô phỏng mô hình”.

Một vấn đề nữa là sự khác biệt giữa geoid, hoặc hình dạng bề mặt, được dự đoán bởi mô phỏng máy tính và thực tế: “Những khác biệt này đặc biệt đáng chú ý ở Thái Bình Dương, châu Phi và Âu - Á. Các tác giả đề cập rằng có một mối tương quan vừa phải, khoảng 80%, giữa các geoid được dự đoán và quan sát. Song, họ không cung cấp thước đo chính xác hơn về mức độ phù hợp của chúng về mặt số học (trong nghiên cứu). Sự không phù hợp này cho thấy, có thể có một số thiếu sót trong mô phỏng máy tính”.

Ông Huw Davies - Giáo sư tại Trường Khoa học Trái đất và Môi trường thuộc Trường Đại học Cardiff (Anh), người không tham gia vào nghiên cứu cho biết: “Nghiên cứu này chắc chắn rất thú vị và mô tả các giả thuyết. Điều đó sẽ khuyến khích nghiên cứu sâu hơn về chủ đề này”.

Theo CNN

Sinh Phúc