Trái đất ước tính khoảng 4.5 tỷ năm tuổi, và sự sống xuất hiện lần đầu tiên khoảng 3 tỷ năm trước.
Để làm sáng tỏ lịch sử lạ thường này, các nhà khoa học đã sử dụng một loạt các kỹ thuật khác nhau để xác định nhiều thành phần liên quan.
Họ xác định thời gian và nơi mà lục địa di chuyển, sự sống đã tiến triển như thế nào, khí hậu thay đổi theo thời gian ra sao? Đại dương của chúng ta dâng lên và hạ xuống lúc nào, đất đai được hình thành ra sao… Các đĩa kiến tạo – những phiến đá lớn, liên tục di chuyển tạo thành lớp ngoài cùng của Trái đất (lớp vỏ) là trung tâm của tất cả những nghiên cứu này.
Cùng với các đồng nghiệp của mình, các nhà khoa học đã công bố bản đồ kiến tạo toàn thể của Trái đất trong nửa tỷ năm của lịch sử Trái đất, từ 1.000 triệu năm trước đến 520 triệu năm trước.
Khoảng thời gian này cực kì quan trọng. Đây là thời kỳ Trái đất trải qua những thay đổi khí hậu cực đoan nhất được biết đến, từ kỷ băng hà đến tình trạng nhà kính siêu nóng, từ lúc bầu khí quyển tràn ngập oxy đến sự xuất hiện của cuộc sống đa bào và bùng nổ đa dạng sinh học.
Đến nay, với sự xuất hiện lần đầu tiên của bản đồ toàn cầu về kiến tạo mảng qua từng giai đoạn, chúng ta có thể bắt đầu đánh giá vai trò của các quá trình kiến tạo mảng trên các hệ thống Trái đất. Thậm chí chúng ta có thể giải quyết được sự chuyển động của các cấu trúc sâu trong Trái đất mà thay đổi trong một tỷ năm chu kỳ.
Trái đất chuyển động dưới chân chúng ta
Ranh giới mảng kiến tạo của Trái đất hiện đại được vẽ trên bản đồ một cách hết sức chi tiết.
Với Trái đất ở thời hiện đại, vệ tinh định vị toàn cầu được sử dụng để lập bản đồ thay đổi và di chuyển của Trái đất.
Lập bản đồ địa chất Trái đất. (Ảnh: Alan Collins).
Chúng ta biết rằng những hòn đá nóng lên từ độ sâu 2.500km trong lớp phủ của hành tinh (lớp bên dưới lớp vỏ Trái đất), đã chạm tới chiếc vỏ bọc rắn chắc của hành tinh (lớp vỏ và phần trên của lớp phủ). Điều này buộc các lớp kiến tạo bề mặt cứng nhắc di chuyển theo nhịp độ tăng trưởng của những sự chuyển động này.
Ở phía bên kia của những cồn cát và đá nóng đang nổi lên là những khu vực được gọi là vùng hút chìm – đây là nơi mà các vùng rộng lớn của đáy đại dương bị đẩy xuống vực sâu. Cuối cùng, những mảng kiến tạo đại dương rơi xuống ranh giới giữa lõi và tầng lớp phủ của Trái đất ở độ sâu khoảng 2.900km. Chúng kết hợp với nhau và hình thành sự tích lũy nhiệt hoặc hóa học.
Đối với những nhà địa chất học, bản đồ này là công cụ cực kì hữu ích. Nhưng khi cố gắng nhìn lại quá trình Trái đất đã biến đổi qua thời gian, các nhà khoa học cũng gặp phải nhiều vấn đề. Hành tinh của chúng ta chỉ có thể được lập bản đồ từ đây ngược về 200 triệu năm trước.
Trước đó, trong thời gian bốn tỷ năm, đa số bề mặt của hành tinh đã bị mất. Vì tất cả lớp vỏ nằm dưới đại dương đã bị phá huỷ. Lớp vỏ đại dương không kéo dài mà liên tục bị kéo trở lại vào sâu trong lòng Trái đất – khiến các nhà khoa học không thể nào tiếp cận được.
Ngược về mấy tỉ năm để lập bản đồ Trái đất
Vậy những nhà khoa học đã làm gì để có thể lập bản đồ Trái Đất từ những ngày nó mới được hình thành? Để có được vị trí của những đường biên và những sự thay đổi của chúng, các nhà khoa học đã tìm kiếm những thứ đại diện mà có thể thay thế các đường biên trong hồ sơ địa chất.
Các nhà nghiên cứu tìm thấy những tảng đá hình thành trên các vùng thu hẹp, trong các vụ va chạm lục địa, hoặc trong các khe nứt mà các mảng địa chất tách ra. Dữ liệu của họ đến từ các loại đá được tìm thấy ở các địa điểm bao gồm Madagascar, Ethiopia và xa phía tây Brazil.
Bản đồ Trái đất và những công việc liên quan là kết quả làm việc của nhiều sinh viên, tiến sĩ giỏi và các đồng nghiệp từ khắp nơi trên thế giới trong nhiều thập kỷ.
Bây giờ chúng ta đã có thêm chi tiết và tài liệu để nghiên cứu Trái đất cũng như có thêm cách để tiếp tục truy nguyên về thời gian địa chất của hành tinh chúng ta. Bằng cách sử dụng nhiều phương pháp kết hợp, vĩ độ của các lục địa trong quá khứ có thể được tìm ra - như một số đá chứa sắt đóng băng từ trường trong quá trình hình thành của chúng.
Điều này giống như một chiếc la bàn hóa thạch, với kim chỉ vào mặt đất ở một góc liên quan đến vĩ độ mà nó hình thành. Ở gần đường xích đạo, từ trường gần song song với bề mặt Trái đất tại các cực nó trực tiếp sụt xuống.