Phát hiện hồ chứa carbon tan chảy khổng lồ ở Mỹ

Các nhà khoa học đã dùng cảm biến địa chấn lớn nhất thế giới để thăm dò những phần nằm sâu bên dưới bề mặt Trái đất. Và họ đã phát hiện ra một hồ chứa cacbon nóng chảy ở Hoa Kỳ, có diện tích 1,8 triệu km vuông (695.000 dặm vuông).

Việc tìm kiếm này diễn ra ở khoảng 350km (217 dặm) ở bên dưới phía Tây Hoa Kỳ. Phát hiện mới đặt ra câu hỏi cho các nhà nghiên cứu: Liệu có bao nhiêu carbon trong hành tinh của chúng ta chưa được phát hiện?

Câu trả lời có thể nhiều hơn so với bất kì nhà khoa học nào đã dự đoán trước đó.

Các hồ chứa sâu đến nỗi không thể dùng cách tìm kiếm thông thường để tiếp cận được. Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Royal Holloway London (Anh) đã phải sử dụng một mạng lưới rộng lớn của 583 cảm biến địa chấn để thăm dò.

Những cảm biến này có chức năng "bắt" các rung động kỳ lạ được tạo ra trong lớp vỏ phía trên Trái đất, từ đó xác định vị trí.

Các lớp phủ phía trên nằm ngay dưới lớp vỏ hành tinh, kéo dài đến độ sâu khoảng 410km (250 dặm). Trong lớp này, nhiệt độ có thể dao động từ 500 - 900°C (932 đến 1.652°F) ở phía gần lớp vỏ. Tuy nhiên, ở các lớp phủ dưới gần lõi trung tâm, nhiệt độ có thể lên đến cực điểm khoảng 4.000°C (7.230°F).

Chính nhiệt độ cao bất thường này mới có thể làm tan chảy carbon - là một nhóm lớn các khoáng chất như magiê và canxi. Tất cả chúng đều chứa một ion cacbonat cụ thể. Chính carbon nóng chảy này đã tạo ra tính dẫn điện của lớp phủ. Quá trình nóng chảy cũng tạo ra một đặc trưng độc nhất của mô hình địa chấn. Bằng cách chuyển đổi chuyển động mặt đất thành tín hiệu điện tử, các cảm biến trên bề mặt có thể đọc được những dấu hiệu đó.

Hồ chứa carbon nóng chảy vừa mới được phát hiện. (Ảnh: Shutterstock).

Dựa trên kết quả của các cảm biến, những nhà nghiên cứu cho rằng, lớp trên của Trái Đất có thể chứa đến 100 nghìn tỷ tấn carbon tan chảy – lớn hơn nhiều so với mức mong đợi của chúng ta.

Nhóm nghiên cứu đã có những dự đoán về hồ chứa carbon khổng lồ mà họ phát hiện được. Theo đó, hồ chứa có thể được hình thành khi một trong những mảng kiến ​​tạo - tạo ra Thái Bình Dương, đã bị đẩy tới bên dưới phía tây nước Mỹ. Và nó đã cung cấp thêm nhiên liệu cho sự đốt cháy lớp vỏ phía trên.

"Việc khoan xuống phía dưới để nhìn thấy lớp vỏ Trái đất theo cách thông thường dường như là điều không thể. Vì vậy, bằng cách sử dụng một lượng lớn các cảm biến, chúng tôi đã có những phương trình toán học sơ bộ để giải thích những gì đang nằm bên dưới", Masashi Hier-Majumder – một trong những nhà nghiên cứu nói.

"Phần dưới phía tây Hoa Kỳ là một hồ chứa carbon nóng chảy khổng lồ. Nó là kết quả của việc: một trong những mảng kiến ​​tạo Thái Bình Dương bị đẩy về phía miền tây Hoa Kỳ. Các khí như CO₂ và H₂O chứa trong các khoáng sản hòa tan đã gây ảnh hưởng một phần đến quá trình nóng chảy của carbon".

Ở độ sâu 350km, sự nóng chảy của carbon không gây nhiều ảnh hưởng đến chúng ta. Như Hier-Majumder nói, các hồ chứa carbon này đang tan chảy chậm và chúng sẽ lên đến bề mặt thông qua các vụ phun trào núi lửa.

Những vụ phun trào sẽ giải thích nguyên nhân khiến carbon từ bên trong hành tinh của chúng ta thoát ra bên ngoài bầu khí quyển. Đây không phải là một vấn đề lớn lắm đối với môi trường, vì hằng năm chúng ta cũng đã phát thải ra khoảng 40 tỉ tấn các thứ ô nhiễm.

"Chúng tôi không nghĩ đến mối liên kết trong cấu trúc của Trái Đất với sự biến đổi khí hậu khi thực hiện cuộc nghiên cứu này, nhưng quả thật nó rất có ý nghĩa. Nó không chỉ quan trọng trong việc xây dựng các bản đồ ngầm, mà còn có ý nghĩa đối với bầu không khí tương lai của chúng ta", Hier-Majumder nói.

"Chỉ cần 1% khí CO₂ này được thải vào khí quyển, nó sẽ tương đương với việc đốt 2.3 nghìn tỉ thùng dầu. Sự tồn tại của các hồ chứa sâu như thế, cho thấy tầm quan trọng của nó trong chu trình carbon toàn cầu".

Toàn bộ nghiên cứu được công bố trên Earth and Planetary Science Letters.

Từ khóa liên quan:

hồ chứa carbon

bề mặt Trái đất

cảm biến địa chấn

vỏ trái đất

carbon tan chảy

phun trào núi lửa

hồ chứa carbon khổng lồ

Masashi Hier-Majumder