Nước chiếm 70% diện tích bề mặt Trái Đất. Dưới bề mặt, nước sâu đến mức độ nào?

Nơi nào có nước, nơi đó nhiều khả năng tồn tại sự sống. Đây là kim chỉ nam các nhà khoa học dùng để tìm kiếm sự sống trên Trái Đất, cũng như ngoài hành tinh. Nước chiếm hơn 70% diện tích bề mặt địa cầu. Vậy dưới bề mặt thì sao? Nước có thể tới độ sâu nào dưới bề mặt? Nói cách khác, sự sống tiềm năng có thể tồn tại ở độ sâu nào dưới bề mặt Trái Đất?

PGS Steve Jacobsen và đồng nghiệp từ Đại học Northwestern (Mỹ) có thể cung cấp cho bạn câu trả lời, dựa theo kết quả nghiên cứu mới nhất được đăng tải trên tạp chí Lithios.

Gần sông São Luíz ở Juina, Brazil, PGS Jacobsen và đồng nghiệp đã tìm thấy một viên kim cương tự nhiên được ngọn núi lửa gần đó nhả ra vào khoảng 90 triệu năm trước.

Như chúng ta đã biết, kim cương tự nhiên hình thành trong lớp quyển manti, ở độ sâu khoảng 140-190 km, nơi có áp suất rất lớn và nhiệt độ lên đến khoảng 1200 độ C (2200 độ F). Sau đó, nhờ hoạt động địa chất, kim cương được đẩy lên phía trên, cuối cùng được đưa lên gần bề mặt nhờ nham thạch núi lửa. Nhờ phân tích những vật chất hình thành ở tầng sâu sau đó được đẩy lên bề mặt thông qua hoạt động địa chất như kim cương, các nhà khoa học có thể gián tiếp biết được rất nhiều điều về "thế giới dưới lòng đất".

Cấu tạo vỏ Trái đất. Bấm vào ảnh để phóng to. (Ảnh: Wikipedia)

Trở lại chủ đề chính, viên kim cương này có một khối tạp chất, chứa các khoáng chất bị mắc kẹt trong quá trình hình thành. Khi các nhà nghiên cứu dùng kính hiển vi hồng ngoại xem xét khối tạp chất kỹ hơn, họ nhìn thấy rõ ràng sự hiện hữu của i-ôn Hiđrôxít, vốn bắt nguồn từ nước. Chúng có mặt ở khắp mọi nơi, PGS Jacobsen nói.

Để tính toán độ sâu nơi viên kim cương hình thành, cũng chính là độ sâu nơi bắt nguồn của loại nước kia, một lần nữa nhóm nghiên cứu quay sang khối tạp chất. Nó được cấu thành từ khoáng chất ferropericlase (cấu tạo từ ô xít sắt – ma nhê), cùng các kim loại bổ sung khác như crôm, nhôm và titanium. Các kim loại bổ sung này có thể được ferropericlase hấp thụ tại nhiệt độ và áp suất cực lớn, điển hình trong lớp quyển manti dưới.

Họ phát hiện các kim loại bổ sung này đã phân tách khỏi ferropericlase khi viên kim cương di chuyển hướng lên bề mặt và tiếp cận môi trường đỡ khắc nghiệt hơn (nhiệt độ, áp suất nhìn chung khi càng hướng lên bề mặt thì càng nhỏ). Nhưng để các kim loại này có thể tồn tại bên trong khối tạp chất (có thể được ferropericlase hấp thụ), thì cần một môi trường có nhiệt độ và áp suất cực lớn, và lớp quyển manti dưới là một ứng cử viên tiềm năng. Nghĩa là, viên kim cương này hẳn phải hình thành tại môi trường khắc nghiệt của lớp quyền manti dưới. "Dựa trên thành phần khối tạp chất bị mắc kẹt bên trong, chúng tôi phỏng đoán độ sâu này vào khoảng 1000 km", PGS Jacobsen cho hay.

(Ảnh: Internet)

Điểm mấu chốt là khối tạp chất này bị mắc kẹt trong viên kim cương trong suốt quá trình, tức là ngay từ thời điểm ban đầu hình thành viên kim cương, vì khi viên kim cương tiến lên bề mặt, trở nên nguội và cứng chắc hơn (giống việc rèn kiếm) thì khối tạp chất này không cách nào thoát ra được. Chính vì vậy khối tạp chất này chắc hẳn phải bắt nguồn từ chính nơi hình thành nên viên kim cương, tức lớp quyển manti dưới. Và theo phỏng đoán bên trên của PGS Jacobsen, độ sâu cụ thể hình thành viên kim cương này là vào khoảng 1000 km, tức ⅓ khoảng cách từ bề mặt tới lõi Trái Đất.

"Trữ lượng nước này nằm ở sâu hơn rất nhiều so với khám phá trước đây, tại ⅓ khoảng cách từ bề mặt đến lõi Trái Đất".

"Đây là độ sâu lớn nhất của vòng tuần hoàn nước được ghi nhận trên hành tinh cho tới nay", PGS Jacobsen nói. "Thông điệp chủ yếu là vòng tuần hoàn nước trên Trái Đất lớn hơn chúng ta tưởng, khi có thể vươn đến lớp quyển manti sâu".

Tuy nhiên, không nhiều khả năng trữ lượng nước này tồn tại dưới dạng thức một đại dương ngầm rộng lớn. Thay vào đó, nước tồn tại ở thể khí, khuếch tán vào môi trường nơi đây.

Lượng nước này đến từ đâu, đây lại là một vấn đề khác. Hiện nay, các nhà khoa học không chắc liệu hành tinh chúng ta từ đầu đã có nước, hay nước được đưa đến đây bởi vật thể như tiểu hành tinh hay sao chổi.