Thêm bằng chứng cho thấy khoảng 4 tỷ năm trước, Trái đất đã từng là "Trái Nước"

Xuyên suốt nhiều kỷ nguyên, mực nước biển vẫn cứ lên xuống theo ảnh hưởng của nhiệt độ trung bình toàn cầu, khiến bề mặt Trái đất biến đổi theo từng thời kỳ.

Khi khoa học phát triển, ta càng thu thập ngày một nhiều bằng chứng cho thấy vào khoảng 3 đến 5 tỷ năm trước, các đại dương của Trái đất chứa gấp đôi số nước ta thấy ngày nay, đủ để đưa đỉnh Everest xuống dưới mực nước biển. Rất có thể số nước bao trùm các lục địa đã ngăn sự sống phát triển thịnh vượng trên bề mặt Trái đất.

Các nhà nghiên cứu cho rằng đất liền là "của hiếm" trong 3-4 tỷ năm trước.

Trong lớp manti nằm ngay dưới lớp vỏ Trái đất, giới nghiên cứu cho rằng một đại dương ngầm đang ngự trị trong lớp khoáng thạch. Thế nhưng, trong những chương đầu của lịch sử Trái đất, lớp manti đã nóng hơn gấp 4 lần ngày nay do ảnh hưởng của bức xạ. Những nghiên cứu mới từ ngành thủy lực cho thấy khoáng thạch cổ đại khó có thể giữ nước trong điều kiện nhiệt độ cao và áp suất lớn.

“Điều đó gợi ý rằng nước đã phải nằm ở nơi khác”, Junjie Dong, một sinh viên tốt nghiệp khoa vật lý khoáng vật tại Đại học Harvard khẳng định trong báo cáo mới. Dựa vào mô hình dựng từ nhiều kết quả thí nghiệm trước đó, anh Dong kết luận trong báo cáo đăng trên AGU Advances: “Nhiều khả năng lượng nước lớn được lưu trữ trên bề mặt”.

Theo nhận định của nhà nghiên cứu thạch học Michael Walter, báo cáo của Jinjie Dong có lý về mặt trực giác. “Đây là ý tưởng đơn giản nhưng lại sinh ra những nhận định quan trọng”, ông nói.

Đại dương của nhiều tỷ năm về trước đã có thể lớn hơn ngày nay nhiều.

Có hai khoáng vật nằm trong lớp manti chứa một lượng nước lớn, đó là wadsleyite và ringwoodite, hai biến thể của khoáng thạch núi lửa olivine, sẽ hình thành trong điều kiện áp suất cao. Những lớp đất giàu hai khoáng thạch kể trên chiếm tới 7% khối lượng Trái đất, và dù chỉ 2% trong số đó chứa nước, nhà khoáng vật học thử nghiệm Steven Jacobsen cho rằng “tích tiểu thành đại”.

Jacobsen và cộng sự tái tạo hai khoáng vật trên bằng cách ép bột đá dưới áp suất cực lớn, và đun nóng chúng tới hơn 1.600 độ C. Sau đó, nhóm của nhà nghiên cứu Jinjie Dong thực hiện nghiên cứu cho thấy wadsleyite và ringwoodite giữ được rất ít nước trong điều kiện nhiệt độ cao. Từ đó, nhóm đặt giả thuyết khi lớp manti nguội dần đi, lượng khoáng vật giữ nước nhiều lên, cộng với khả năng hấp thụ nước cao hơn, đại dương phủ kín bề mặt đã rút dần xuống lòng đất.

Những thí nghiệm kể trên không phải những bằng chứng duy nhất ủng hộ thuyết về Trái Nước. Nhà địa chất học Benjamin Johnson khẳng định có nhiều bằng chứng địa chất củng cố các lập luận trên. Hàm lượng titan có trong tinh thể zircon 4 tỷ năm tuổi cho thấy nó đã hình thành dưới dưới. Tại Úc và Greenland, có những khoảng đất 3 tỷ năm tuổi mang cấu trúc của nham thạch nguội đi trong nước.

Cấu trúc đá cho thấy chúng từng là nham thạch nguội đi trong nước.

Những nghiên cứu chắp bút bởi Benjamin Johnson và Boswell Wing, hai nhà địa chất tới từ Đại học Colorado, tiếp tục cung cấp thêm bằng chứng. Từng là lớp ngoài cùng của đáy biển, mẫu đất 3,24 tỷ năm tuổi tìm thấy tại Úc chứa nhiều đồng vị nặng của oxy, cao hơn hẳn hàm lượng có trong lớp đáy biển ngày nay. Bởi lẽ số đồng vị nặng này sẽ tan biến khi gặp mưa, hàm lượng đồng vị oxy có trong mẫu đất cổ đại cho thấy tại thời điểm 3,24 tỷ năm trước, nó chưa có cơ hội tiếp xúc với khí quyển để đón mưa.

Kết luận của nghiên cứu đăng trên Nature Geoscience không lập tức khẳng định đại dương của 3,24 tỷ năm trước lớn hơn đại dương ngày nay, nhưng rõ ràng, khả năng cao phần lớn lục địa ngày ấy đã chìm trong nước.

Mặc dù đại dương lớn sẽ ngăn mặt đất lộ thiên, nó vẫn có thể lý giải tại sao các mảng lục địa lại di chuyển nhiều đến vậy trong giai đoạn sơ khai của lịch sử Trái đất. Theo nhận định của Rebecca Fischer, nhà thạch học tại Harvard, đại dương lớn đã có thể đẩy thêm nước vào các vết nứt trong vỏ Trái đất, làm yếu cấu trúc bề mặt và khiến các mảng địa chất chuyển mình mạnh mẽ. Khi mảng địa chất bắt đầu chui xuống dưới, lớp manti cứng sẽ tiếp tục ép cong mảng địa chất, tiếp tục khiến các mảng lục địa di chuyển.

Các mảng địa chất theo định nghĩa ngày nay.

Bằng chứng về đại dương bao phủ Trái đất làm lung lay các giả thuyết về cách sự sống hình thành trên Trái đất. Một số nhà nghiên cứu cho rằng sự sống khởi nguồn từ những mạch thủy nhiệt sâu trong lòng biển, số khác nhận định sự sống tới từ những vũng nước đọng giàu dinh dưỡng trên mặt đất - những vũng nông dễ bay hơn tạo nên những lớp chất hóa học tích tụ, các chất dần tương tác với nhau tạo sự sống.

Nhưng khi thuyết về Trái Nước ngày một có lý, việc hình thành những vũng nước nông trên bề mặt Trái đất mất đi tính thuyết phục; không có đất thì đâu ra vũng nước, và nước biển sẽ làm loãng những lớp chất hóa học vốn mất thời gian hình thành. Đã có một số thuyết gia ủng hộ “học thuyết vũng nước nông” suy nghĩ lại về nguồn gốc sự sống, khi ngày một nhiều bằng chứng về Trái Nước xuất hiện.

Thuyết về thế giới ngập trong nước lại là một lời nhắc cho thấy Trái đất trải qua nhiều giai đoạn tiến hóa. Nhiều khả năng, trước khi Trái Nước hình thành, hành tinh cằn cỗi đã phải tích nước từ những thiên thể từ ngoài Trái đất rơi xuống bề mặt. Nếu như, lượng nước “ngoài hành tinh” mà nhiều hơn, hay lớp manti hút nước kém hơn, có lẽ sự sống đã chẳng bao giờ hình thành.

“Trái đất sở hữu một hệ thống tinh tế. Quá nhiều nước, hay quá ít nước, mọi thứ đã có thể không ăn nhập với nhau”, nhà nghiên cứu Dong kết luận.

• Tại sao các máy bay thường không bay ngang qua Thái Bình Dương?
• Bí ẩn người trở về sau 18 tháng bị sóng cuốn mất tích, vẫn mặc nguyên bộ quần áo như lúc gặp nạn
• Vì sao không nên đánh vào miệng của chó, mèo?