Những khám phá hứa hẹn sau mũi khoan sâu nhất dưới đáy biển

Khoan dưới đáy biển phức tạp hơn nhiều so với khoan trên mặt đất

Kết quả là một khối đá hình trụ dài, được gọi là mẫu lõi, có chiều dài kỷ lục là 1.268 mét. Lõi này được tạo thành từ đá magma, đã bị nước biển biến đổi về mặt hóa học trong một quá trình được gọi là serpentin hóa. Khối đá hình trụ này hiện đã được phân tích và những bí mật của nó được tiết lộ.

Lớp địa chất bên trong Trái đất này, được lấy từ độ sâu của đại dương, là kho lưu trữ thông tin có thể được sử dụng để thăm dò lớp phủ bí ẩn của hành tinh chúng ta. Chính lớp phủ tạo bởi đá núi lửa rắn đã ngăn cách lớp vỏ với lõi khiến chúng ta mù tịt với phía sâu dưới chân mình.

Một nhóm do nhà thạch học và nhà địa hóa học Johan Lissenberg của Đại học Cardiff ở Anh đã khởi xướng chương trình. Lissenberg cho biết: "Chúng tôi đã thu được một đoạn peridotit lớp phủ dưới đại dương đã bị serpentin hóa, dài 1.268 mét".

"Đoạn mẫu gần như liên tục này cho chúng ta cơ hội để có được một bản thống kê về thạch học, khoáng vật học, cấu trúc và biến đổi đáng tin cậy cũng như định lượng của lớp phủ trên".

Lớp phủ của Trái đất, đối với chúng ta, là lớp ngoài tầm với một cách khó chịu. Ở trạng thái mỏng nhất, lớp vỏ Trái đất dày 6 km.

Chúng ta có các công cụ để khoan khá sâu từ bề mặt lục địa mà kỷ lục là lỗ khoan Kola sâu 12.262 mét đáng kinh ngạc ở Nga. Thế nhưng lớp vỏ nằm ở lục địa dày hơn nhiều so với lớp vỏ nằm ở đại dương.

Chúng ta cũng không có khả năng dễ dàng tiếp cận lớp phủ từ đáy đại dương trong thời gian sớm. Thế nhưng, lớp vỏ đại dương hiện vẫn là nơi tốt nhất để lấy mẫu cho phép chúng ta nghiên cứu nó. Tại một số nơi nhất định, hoạt động kiến tạo khuấy động vật liệu lớp phủ vào lớp vỏ và từ đó, chúng ta có thể chích mũi khoan.

Chỉ có điều, khoan một lỗ sâu ở đáy đại dương tại ranh giới kiến tạo bị nung nóng bởi núi lửa là việc nói dễ hơn làm. Những nỗ lực trước đây đã tạo ra một lỗ khoan nhưng không thể sâu hơn 200,8 mét. Hơn trong số vật liệu được khoan, chúng ta chỉ thu hồi được 47%.

Do đó, công trình của Lissenberg và các đồng nghiệp thực sự đặc biệt. Họ đã khoan sâu vào một điểm bên dưới Đại Tây Dương được gọi là Atlantis Massif, một khối núi khổng lồ cao khoảng 4.267 mét tính từ đáy biển tại Mid-Atlantic Ridge, ranh giới giữa hai mảng kiến tạo. Khối núi này hình thành từ đá manti được gọi là peridotite, được cho là tạo bởi từ đá manti ép lên trên qua lớp vỏ.

Nhà địa chất Kuan-Yu Lin của Đại học Delaware cho biết: "Kế hoạch ban đầu là khoan một lỗ nông khoảng 200 mét. Nhưng điều bất ngờ là mũi khoan cứ tiếp tục thuận lợi đâm sâu hơn và sâu hơn nữa với tỷ lệ thu hồi vật chất từ mũi khoan cực cao mà chúng tôi chưa từng thấy trước đây khi khoan những loại đá này. Quá kinh ngạc trước những gì được thấy, nhóm chúng tôi đã đồng ý thay đổi kế hoạch để tiếp tục đào sâu lỗ khoan".

Lỗ khoan của họ, được đặt tên là Lỗ U1601C, đã tạo kỷ lục 1.268 mét và những gì các nhà nghiên cứu khai thác được thậm chí còn tốt hơn. Họ đã thu hồi được tới 71% mẫu lõi.

Mẫu này, giống như khối núi, bao gồm peridotit, một loại đá magma hạt thô được tạo thành gần như hoàn toàn từ olivin và pyroxen.

Chỉ có điều, khi nước biển tràn vào, sự tiếp xúc của nó với các khoáng chất sẽ gây ra phản ứng được gọi là serpentin hóa, biến đổi olivin và pyroxen tiếp xúc thành khoáng chất serpentin, tạo ra hydrocarbon có thể được các dạng sống dưới đáy biển sử dụng. Bởi vậy, kết quả đối với các nhà địa chất là việc tìm hiểu phần lõi thu được trở nên khó khăn hơn, giống như cố gắng đọc vết mực nhòe còn sót lại trong mưa.

Đúng vậy, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng mẫu lõi của họ đã bị serpentin hóa cao, ngay cả peridotit ít biến đổi nhất cũng bị biến đổi ở mức 40%, trên toàn bộ chiều dài của mẫu, cho thấy sự thâm nhập của nước biển khá cao. Tuy nhiên, bất chấp điều này, thành phần đá chính được bảo quản tốt hơn so với lõi nông hơn và điều đó tiết lộ thông tin mới về lớp phủ bên dưới Atlantis Massif.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra hàm lượng pyroxene thấp hơn nhiều so với dự kiến, có thể là do pyroxene chịu hòa tan khi đá bị nung nóng. Và các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng chuyển động của đá tan chảy ra khỏi đá rắn khi magma bị nén lên trên xảy ra theo góc xiên so với sự trào lên của lớp phủ - một phát hiện rất khác so với các mô hình di chuyển tan chảy.

Các nghiên cứu để làm rõ hơn về các quá trình hình thành nên đá, sẽ được tiến hành. Nhưng trước mắt, các nghiên cứu đã cho thấy các lỗ khoan có giá trị như thế nào.

Nhóm cho biết: "Hồ sơ đá toàn diện thu được trong Chuyến thám hiểm 399 mang đến vô số cơ hội để đạt được những tiến bộ cơ bản trong hiểu biết của chúng ta về lớp phủ trên của đại dương".

"Lỗ U1601C đã mang đến cơ hội để nghiên cứu giới hạn và mức độ của sự sống trong thạch quyển đại dương và là nền tảng tiềm năng cho các thí nghiệm trong tương lai về địa chất, hóa học và sinh học của một hệ thống thủy nhiệt lệch trục".

Anh Tú