Biển nham thạch trong lòng địa cầu hình thành thế nào?

Chính sự tự quay của Trái đất từ thời kỳ sơ khai đã tác động không nhỏ đến sự hình thành và phát triển của đại dương nham thạch sâu trong lòng đất.

Quá trình hình thành nham thạch trong lòng Trái đất

Theo Live Science, đây là kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Đại học Muenster, Đức trong quá trình tìm kiếm phương án tối ưu cho việc dự báo động đất và núi lửa phun, công bố hôm 6/11 trên Tạp chí Geophysical Research (Nghiên cứu địa chất học).

Những nghiên cứu và tính toán trước đây đều chỉ ra rằng Trái Đất trong giai đoạn sơ khai tồn tại một đại dương nham thạch khổng lồ, còn gọi là đá nóng chảy, tồn tại ở giữa lớp vỏ và lõi Trái Đất, hình thành khoảng 4,5 đến 2,5 tỷ năm trước, với độ sâu lên tới 1.000km.

Tuy nhiên, những nghiên cứu này không tính đến tác động từ sự quay của Trái Đất tới đại dương nham thạch. Giờ đây, nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Muenster chứng minh được sự tự quay này có tác động nhất định trong việc hình thành nên đại dương nham thạch cũng như các mảng kiến tạo bên trên nó.

"Sự tự quay có ảnh hưởng cốt yếu đến sự tiến triển của đại dương nham thạch nói riêng và lịch sử Trái Đất nói chung", nhà địa vật lý học Christian Maas, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết.

Với tốc độ quay của Trái đất lúc đó, các tinh thể silicat chìm hẳn xuống đáy ở hai cực và lơ lửng giữa lòng đại dương ở vùng xích đạo. (Đồ họa: Christian Maas).

Trái Đất thời kì sơ khai quay nhanh hơn hiện tại rất nhiều. Một ngày tại thời điểm đó chỉ kéo dài 2 - 5 giờ, chứ không phải 24 giờ như ngày nay. Mặt khác, bản thân địa cầu lúc đó nóng hơn, khiến nham thạch lỏng hơn và dễ chuyển động hơn. Dựa vào những điều kiện trên, nhóm xây dựng một mô hình máy tính mô phỏng Trái Đất sơ khai. Từ đó họ có thể kiểm tra cách mà sự tự quay tác động lên các tinh thể silicat, vốn là thành phần chính trong nham thạch.

Khi mô hình không quay, các tinh thể nặng hơn chìm xuống bên dưới còn những tinh thể lỏng và nhẹ hơn thì nổi lên trên như thông thường. Sự khác biệt bắt đầu xảy ra khi nhóm nghiên cứu cho quay mô hình Trái Đất.

"Kết quả làm tôi bất ngờ chính là sự khác biệt đáng kể trong quá trình chuyển dịch của các tinh thể ở hai cực so với vùng xích đạo", Maas cho biết.

Tại hai cực, các tinh thể nặng chìm hẳn xuống đáy còn các tinh thể lỏng, nhẹ nổi hẳn lên trên bề mặt đại dương. Còn ở vùng xích đạo, các tinh thể nặng lúc này không chìm mà nằm ở độ sâu lưng chừng của đại dương, trong khi đó những tinh thể lỏng, nhẹ chìm hẳn xuống đáy.

Maas giải thích nguyên nhân của hiện tượng này là do tác động của lực Coriolis (một loại lực tác động lên vật di chuyển trên một bề mặt quay tròn). Tại vùng xích đạo, lực Coriolis có xu hướng ngược lại với trọng lực hướng về tâm Trái Đất và làm thay đổi đường đi của vật chất khi chúng chìm xuống đáy. Vật càng nặng, tác động của lực Coriolis là càng lớn. Do đó những tinh thể đặc, nặng được giữ lơ lửng giữa đại dương còn tinh thể nhẹ hơn lại chìm xuống đáy.

Maas cũng lưu ý rằng mô hình nghiên cứu này hiện đang tiến hành nghiên cứu riêng biệt các cực và xích đạo.

"Bước tiếp theo trong nghiên cứu sẽ là xây dựng một mô hình toàn thể của đại dương nham thạch cổ, với đầy đủ các cực, xích đạo và cả những vùng nằm giữa chúng", ông cho biết thêm. "Ngay cả với máy tính tối tân, quá trình mô phỏng sẽ mất khoảng vài tháng mới hoàn thành".

Mặc dù vậy, kết quả nghiên cứu là rất đáng chờ đợi bởi nó sẽ giúp chúng ta hình dung cách thức mà đại dương nham thạch trong lòng đất và những mảng kiến tạo hình thành, từ đó dự đoán được khi nào sẽ xảy ra các vụ phun trào núi lửa hay động đất.

Hơn nữa, hiểu biết thêm về quá trình hình thành của đại dương này cũng làm sáng tỏ về thời điểm xuất hiện các cực từ trường, vốn đóng vai trò quan trọng trong tạo nên lớp lá chắn cho hành tinh thoát khỏi bức xạ mặt trời. Lá chắn này chính là điều kiện tiên quyết cho quá trình hình thành sự sống trên Trái Đất.