Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một nhóm các nhà địa hóa học đã tìm thấy bằng chứng mới cho thấy Trái đất đã liên tục tạo ra lớp vỏ kể từ khi hình thành cách đây 4,5 tỷ năm và một số lớp vỏ được tạo thành từ những khối cổ xưa nổi lên.
Cảm ơn lòng tốt cho lớp vỏ Trái đất: Rốt cuộc, đó là lớp rắn nhất, ngoài cùng của hành tinh chúng ta hỗ trợ mọi thứ bên trên nó.
Nhưng phần lớn những gì xảy ra bên dưới lớp đó vẫn còn là một bí ẩn, bao gồm cả số phận của các phần vỏ biến mất trở lại Trái đất. Giờ đây, một nhóm các nhà địa lý học có trụ sở tại Phòng thí nghiệm từ trường quốc gia có trụ sở chính của Đại học bang Florida đã phát hiện ra manh mối quan trọng về nơi những tảng đá đó đang ẩn náu.
Các nhà nghiên cứu đã cung cấp bằng chứng mới cho thấy, trong khi phần lớn lớp vỏ Trái đất còn khá mới, một tỷ lệ nhỏ thực sự được tạo thành từ những khối cổ xưa đã chìm sâu vào lớp phủ sau đó xuất hiện trở lại. Họ cũng tìm thấy dựa trên số lượng của lớp vỏ “tái chế” đó, rằng hành tinh này đã tạo ra lớp vỏ liên tục kể từ khi hình thành 4,5 tỷ năm trước – một bức tranh trái ngược với các lý thuyết phổ biến.
Nghiên cứu của họ được công bố trên tạp chí Science Advances .
“Giống như cá hồi quay trở lại nơi sinh sản của chúng, một số lớp vỏ đại dương quay trở lại nơi sinh sản của nó, các rặng núi lửa nơi lớp vỏ tươi được sinh ra”, đồng tác giả Munir Humayun, nhà hóa học MagLab và giáo sư thuộc Bộ Trái đất, Đại dương và Khí quyển Khoa học (EOAS) của bang Florida, nói. “Chúng tôi đã sử dụng một kỹ thuật mới để chỉ ra rằng quá trình này thực chất là một vòng khép kín và lớp vỏ tái chế được phân phối không đều dọc theo các đường vân.”
Ngoài Humayun, nhóm nghiên cứu còn có nhà nghiên cứu sau tiến sĩ MagLab, Shuying Yang, tác giả chính của bài báo, và Giám đốc Tập đoàn Hóa học MagLab và Chủ tịch EOAS Vincent Salters.
Lớp vỏ đại dương của Trái đất được hình thành khi đá mantle tan chảy gần các khe nứt giữa các mảng kiến tạo dọc theo các rặng núi lửa dưới đáy biển, tạo ra đá bazan. Khi lớp vỏ mới được tạo ra, nó đẩy lớp vỏ cũ ra khỏi sườn núi về phía các lục địa, giống như một băng chuyền siêu chậm. Cuối cùng, nó đến các khu vực được gọi là khu vực hút chìm, nơi nó bị buộc dưới một mảng khác và nuốt ngược trở lại Trái đất.
Các nhà khoa học từ lâu đã đưa ra giả thuyết về những gì xảy ra với lớp vỏ bị chìm sau khi được tái hấp thu vào môi trường áp suất cao, nóng của lớp phủ của hành tinh. Nó có thể chìm sâu hơn vào lớp phủ và định cư ở đó, hoặc trồi lên bề mặt trong các sợi, hoặc xoáy qua lớp phủ, giống như những sợi sô cô la xuyên qua một chiếc bánh bằng đá cẩm thạch màu vàng. Một số “sô cô la” đó cuối cùng có thể nổi lên, tan chảy tại các rặng giữa đại dương và tạo thành tảng đá mới cho một chuyến công tác hàng triệu năm nữa dưới đáy biển.
Bằng chứng mới này ủng hộ lý thuyết “bánh đá cẩm thạch”.
Các nhà khoa học đã nhìn thấy manh mối ủng hộ lý thuyết này. Một số bazan được thu thập từ các dải núi giữa đại dương, được gọi là bazan làm giàu, có tỷ lệ cao hơn các yếu tố nhất định có xu hướng thấm từ lớp phủ vào tan chảy từ bazan được hình thành; những bâzb khác được gọi là bazan cạn kiệt, có mức độ thấp hơn nhiều.
Để làm sáng tỏ hơn về bí ẩn của lớp vỏ biến mất, nhóm nghiên cứu đã phân tích hóa học 500 mẫu bazan được thu thập từ 30 vùng của các rặng đại dương. Một số đã được làm giàu, một số đã cạn kiệt và một số ở giữa.
Ngay từ sớm, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng tỷ lệ tương đối của gecmani và silic thấp hơn trong các lớp vỏ tái chế so với đá bazan “trinh nữ” nổi lên từ đá mantle tan chảy. Vì vậy, họ đã phát triển một kỹ thuật mới sử dụng tỷ lệ đó để xác định dấu vân tay hóa học riêng biệt cho lớp vỏ chìm.
Họ đã nghĩ ra một phương pháp chính xác để đo tỷ lệ đó bằng máy quang phổ khối tại MagLab. Sau đó, họ bẻ các con số để xem các tỷ lệ này khác nhau như thế nào trong số 30 khu vực được lấy mẫu, hy vọng sẽ thấy các biến thể sẽ làm sáng tỏ nguồn gốc của chúng.
Lúc đầu phân tích cho thấy không có gì đáng chú ý nhưng Yang, một ứng cử viên tiến sĩ vào thời điểm đó, đã tham khảo ý kiến với cố vấn của cô. Humayun đề nghị xem xét vấn đề từ một góc độ rộng hơn: Thay vì so sánh các bazan của các khu vực khác nhau, họ có thể so sánh các bazan đã làm giàu và cạn kiệt.
Sau khi nhanh chóng thu thập lại dữ liệu, Yang đã rất vui mừng khi thấy sự khác biệt rõ ràng giữa các nhóm bazan đó.
“Tôi đã rất hạnh phúc”, Yang, tác giả chính của bài báo nhớ lại. “Tôi đã nghĩ, ‘Tôi sẽ có thể tốt nghiệp!'”
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện tỷ lệ Germanium-silicon thấp hơn trong các bazan được làm giàu – dấu vân tay hóa học cho lớp vỏ tái chế – trên tất cả các khu vực mà chúng lấy mẫu, chỉ vào lớp vỏ giống như đá cẩm thạch của nó trải khắp lớp phủ. Về cơ bản, họ đã giải quyết được bí ẩn của lớp vỏ biến mất.
Đó là một bài học về việc mất rừng cho cây.
“Đôi khi bạn đang nhìn quá kỹ, với mũi trong dữ liệu và bạn không thể nhìn thấy các mẫu”, Humayun nói. “Sau đó, bạn lùi lại và bạn đi, ‘Whoa!'”
Tìm hiểu sâu hơn về các mẫu họ tìm thấy, các nhà khoa học đã khai quật được nhiều bí mật hơn. Dựa trên số lượng bazan được làm giàu được phát hiện trên các dải núi giữa đại dương toàn cầu, nhóm nghiên cứu có thể tính toán rằng khoảng 5 đến 6% lớp phủ của Trái đất được làm từ lớp vỏ tái chế, một con số làm sáng tỏ lịch sử của hành tinh như một lớp vỏ nhà máy. Các nhà khoa học đã biết Trái đất tạo ra lớp vỏ với tốc độ vài inch mỗi năm. Nhưng nó đã được thực hiện một cách nhất quán trong toàn bộ lịch sử của nó?
Phân tích của họ chỉ ra rằng, “Tốc độ hình thành lớp vỏ không thể khác biệt hoàn toàn so với hiện tại, đó không phải là điều mà bất kỳ ai mong đợi.”
MagLab được tài trợ bởi Quỹ khoa học quốc gia và tiểu bang Florida. Nó có trụ sở tại Đại học bang Florida với các địa điểm khác tại Đại học Florida và Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học bang Florida . Bản gốc được viết bởi Kristen Coyne. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :