Phát hiện gây sốc về lớp vỏ đầu tiên của Trái Đất

Theo SciTech Daily, một nghiên cứu mới cho thấy lớp vỏ Trái Đất đầu tiên được hình thành cách đây hơn 4,5 tỉ năm, đã mang những đặc điểm hóa học mà chúng ta liên tưởng đến các lục địa hiện đại.

Điều này cho thấy nền tảng của lớp vỏ lục địa không cần kiến tạo mảng để hình thành, đảo ngược một lý thuyết lâu đời.

Quang cảnh Trái Đất trong liên đại Hỏa Thành, với Sao Kim ở hậu cảnh - Ảnh đồ họa: Tim Bertelink

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã cố gắng xác định thời điểm kiến tạo mảng bắt đầu, đánh dấu quá trình tiến hóa sớm nhất của sự sống.

Đặc điểm hóa học của đá hình thành ở các vùng hút chìm, nơi một mảng kiến tạo - tức mảnh vỏ của Trái Đất - trượt xuống bên dưới mảng khác, thường đặc trưng ở hàm lượng nguyên tố Niobi (Nb) thấp.

Vì vậy, việc tìm ra những loại đá có hàm lượng niobi thấp đầu tiên là chìa khóa. Nhưng các kết quả từ nhiều nghiên cứu khác nhau đã không nhất quán.

“Tôi bắt đầu tự hỏi liệu chúng tôi có đang đặt đúng câu hỏi hay không”- GS Simon Turner từ Đại học Macquarie (Úc), tác giả chính của nghiên cứu mới cho biết.

Cùng với các cộng sự đến từ 6 trường đại học ở Úc, Anh và Pháp, ông đã tạo ra các mô hình toán học mô phỏng các điều kiện ban đầu của Trái Đất, khi lõi hành tinh vẫn đang hình thành và một đại dương đá nóng chảy còn bao phủ bề mặt.

Mô phỏng cho thấy lớp vỏ nguyên thủy - được hình thành trong Liên đại Hỏa Thành cách đây khoảng 4,5-4 tỉ năm - sẽ tự nhiên phát triển các đặc điểm hóa học giống như trên các lục địa ngày nay mà không cần đến kiến tạo mảng.

Kết quả công bố trên tạp chí Nature cũng cho thấy trong điều kiện khử của Trái Đất sơ khai, niobi sẽ trở thành nguyên tố ưa sắt hoặc bị thu hút bởi kim loại, vì vậy sẽ bị hút dần vào lõi hành tinh.

Dấu hiệu đặc trưng của lớp vỏ lục địa trùng khớp với các dấu hiệu của vật liệu chiết xuất từ lớp phủ sau khi hình thành lõi, nhưng trước khi thiên thạch bắn phá địa cầu thời kỳ đầu.

Điều này giải đáp bí ẩn tại sao dấu hiệu hóa học nói trên lại xuất hiện trong hầu hết các loại đá lục địa bất kể tuổi tác.

Tiếp theo, lớp vỏ nguyên thủy của Trái Đất được định hình lại và trở nên giàu silica hơn nhờ sự kết hợp của các tác động của thiên thạch. Từ đó các mảng vỏ bong ra và sự khởi động quá trình kiến tạo mảng.

Lớp vỏ đầu tiên này có thể vỡ thành nhiều mảnh và trở nên dày hơn ở một số khu vực, trở thành sự khởi đầu cho các lục địa.

Theo các tác giả, phát hiện này làm thay đổi cách chúng ta hiểu về quá trình tiến hóa của Trái Đất và cả các hành tinh khác trong vũ trụ.