05/26/2022

Đi tìm lời giải cho lớp vỏ biến mất của Trái đất

Lớp vỏ Trái đất được tạo nên một phần từ các mảng kiến tạo trồi lên, lặn xuống liên tục. Vậy điều gì sẽ xảy ra đối với các mảng bị chìm sâu vào bên trong lòng đất?

Theo Live Science, chuyển động của các mảng kiến ​​tạo là nguyên nhân dẫn đến hiện tượng động đất và núi lửa, tạo ra các dãy núi và hòn đảo, đồng thời cũng là lý do khiến các lục địa của Trái đất vốn là một siêu lục địa hiện bị gãy ra và xa cách nhau qua đại dương. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều điều chưa biết về cách thức hoạt động của mảng kiến ​​tạo, chẳng hạn như điều gì sẽ xảy ra khi một mảng trượt bên dưới một mảng khác trong một khu vực gọi là vùng hút chìm và biến mất vào bên trong lớp phủ – lớp ở giữa trong cấu trúc của Trái đất, gồm hỗn hợp đá rắn nóng hổi.

Để tìm ra điều này, các nhà nghiên cứu đã lập ra mô hình 2D trên máy tính mô phỏng hoạt động của mảng kiến tạo trong vùng hút chìm. Kết quả từ mô hình cho thấy, khi một mảng này lặn xuống bên dưới mảng khác, chìm sâu dần sau đó đột ngột bị uốn cong xuống nứt ra. Việc bị uốn cong cũng làm cho các thành phần ở mặt dưới của mảng kiến tạo lúc này trở nên nhỏ hơn và yếu hơn. Mặc dù phần lớn mảng kiến tạo vẫn còn nguyên vẹn nhưng có nhiều điểm yếu.

Tác giả chính của nghiên cứu, giáo sư địa vật lý Taras Gerya tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ, cho biết, điều đó có nghĩa là các tấm không bị vỡ ra, các tấm này có thể tiếp tục trượt bên dưới tấm kia trong hàng trăm triệu năm.

Mô phỏng của các nhà khoa học là phù hợp với các quan sát và hình ảnh địa chấn sâu cho thấy các khu vực suy yếu của một vùng hút chìm ở Nhật Bản.

Quá trình bắt đầu từ khi nào?

Nhóm nghiên cứu cũng lập mô hình để tìm hiểu điều gì sẽ xảy ra nếu sâu bên trong Trái đất nóng hơn 150 độ C, tương tự như nhiệt độ mà nó đã đạt được khoảng 1 tỉ năm trước. 

Họ phát hiện ra rằng trong những mô phỏng này, mảng kiến tạo chỉ vỡ ra vài km vào trong lớp phủ, vì nó không thể chịu được trọng lượng của chính mình trong lớp phủ ít dẻo quánh hơn do điều kiện nóng. Vì vậy, không giống như quá trình hút chìm hiện đại, có thể tiếp tục trong hàng trăm triệu năm, quá trình hút chìm cách đây 1 tỉ năm sẽ kết thúc rất nhanh, trong vòng vài triệu năm, theo giáo sư Gerya. 

Phát hiện này cho thấy mảng kiến ​​tạo hiện đại có thể chưa bắt đầu cho đến một thời điểm nào đó trong một tỉ năm qua.

Trong khi một dạng mảng kiến ​​tạo nguyên thủy có thể đã tồn tại từ 3,5 tỉ đến 2 tỉ năm trước, trong Liên đại Thái cổ hoặc Liên đại Nguyên sinh, nó có thể rất khác so với những gì hành tinh chúng ta đang trải qua ngày nay. Và trong khoảng 1,8 tỉ đến 1 tỉ năm trước, đã có một thời kỳ yên tĩnh khi các mảng địa chất hoạt động ít hơn nhiều.

Tuy nhiên, giáo sư Gerya lưu ý, đây mới chỉ là suy đoán và hiện có rất nhiều tranh cãi xung quanh thời điểm mảng kiến ​​tạo bắt đầu. 

Vì chúng ta không biết chính xác nhiệt độ của lõi Trái đất theo thời gian, nên vẫn chưa thể đưa ra mốc thời gian chính xác về thời điểm các phiến đá ngừng vỡ ra và bắt đầu một cuộc hành trình liên tục trong lớp phủ.

Đó thực sự là khi kiến ​​tạo mảng hiện đại bắt đầu, giáo sư Gerya nói. Các nhà nghiên cứu hiện hy vọng sẽ khám phá hiện tượng và mối liên hệ của mảng kiến tạo với động đất thông qua việc sử dụng các mô hình 3D tiên tiến hơn.