Các tác động ngoài mặt đất có thể đã gây ra ‘vụ nổ’ kiến ​​tạo mảng

Khi nào – và bằng cách nào – bề mặt Trái đất phát triển từ một khối nguyên thủy nóng rực thành một hành tinh đá liên tục nổi lên bởi kiến ​​tạo mảng vẫn là một trong những câu hỏi lớn nhất chưa được trả lời trong nghiên cứu khoa học trái đất. Một nghiên cứu mới đã được công bố trên Địa chất  cho thấy quá trình chuyển đổi trên trái đất này trên thực tế có thể đã được kích hoạt bởi các tác động ngoài hành tinh.

Craig O’Neill, giám đốc Trung tâm nghiên cứu hành tinh của Đại học Macquarie cho biết: “Chúng ta có xu hướng nghĩ Trái đất là một hệ cô lập, trong đó chỉ có các quá trình bên trong mới quan trọng. Tuy nhiên, ngày càng nhiều hơn, chúng ta đang thấy tác động của động lực học hệ mặt trời đối với cách hành xử của Trái đất.”

Mô hình mô phỏng và so sánh với các nghiên cứu về tác động của mặt trăng đã tiết lộ rằng sau sự bồi đắp của Trái đất khoảng 4,6 tỷ năm trước, các tác động làm rung chuyển Trái đất tiếp tục định hình hành tinh trong hàng trăm triệu năm. Mặc dù những sự kiện này dường như đã giảm dần theo thời gian nhưng các lớp hình cầu – các lớp hạt tròn đặc biệt ngưng tụ từ đá bốc hơi trong một vụ va chạm ngoài mặt đất – được tìm thấy ở Nam Phi và Úc cho thấy Trái đất trải qua thời kỳ bắn phá dữ dội khoảng 3,2 tỷ năm. Cách đây nhiều năm, gần như cùng lúc những dấu hiệu đầu tiên của kiến ​​tạo mảng xuất hiện trong hồ sơ đá.

Sự trùng hợp ngẫu nhiên này đã khiến O’Neill và đồng tác giả Simone Marchi, William Bottke và Roger Fu tự hỏi liệu những trường hợp này có thể liên quan đến nhau hay không. Các nghiên cứu mô hình về Trái đất sớm nhất cho thấy rằng các tác động rất lớn – đường kính hơn 300 km – có thể tạo ra sự bất thường nhiệt đáng kể trong lớp phủ. Điều này dường như đã thay đổi độ nổi của lớp phủ đủ để tạo ra các tầng trên có thể trực tiếp thúc đẩy kiến ​​tạo.

Nhưng bằng chứng thưa thớt được tìm thấy từ thời Archaean – khoảng thời gian kéo dài từ 4.0 đến 2.5 tỷ năm trước – cho thấy hầu hết các tác động nhỏ hơn có đường kính dưới 100 km xảy ra trong khoảng thời gian này. Để xác định xem những va chạm khiêm tốn hơn này có còn lớn và thường xuyên đủ để bắt đầu kiến ​​tạo toàn cầu hay không, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các kỹ thuật hiện có để mở rộng hồ sơ tác động của Trung Archaean và sau đó phát triển mô phỏng số để mô hình hóa các tác động nhiệt của các tác động này lên lớp phủ Trái đất.

Kết quả chỉ ra rằng trong thời Trung cổ, các tác động rộng 100 km (rộng hơn khoảng 30 km so với miệng núi lửa Chixculub trẻ hơn nhiều) có khả năng làm suy yếu lớp ngoài cùng, cứng nhắc của Trái đất. Theo O’Neill, điều này có thể đã hoạt động như một tác nhân kích hoạt các quá trình kiến ​​tạo, đặc biệt là nếu bên ngoài Trái đất đã được “mồi” cho hút chìm.

Nếu thạch quyển có cùng độ dày ở mọi nơi, những tác động như vậy sẽ ít ảnh hưởng. Nhưng trong thời Trung cổ, hành tinh này đã đủ lạnh để lớp phủ dày lên ở một số điểm và mỏng ở những điểm khác. Mô hình cho thấy rằng nếu một tác động xảy ra trong một khu vực tồn tại những khác biệt này, nó sẽ tạo ra một điểm yếu trong một hệ thống có độ tương phản lớn – và cuối cùng kích hoạt các quá trình kiến ​​tạo hiện đại.

Công việc của các nhà khoa học cho thấy có một mối liên hệ vật lý giữa lịch sử tác động và phản ứng kiến ​​tạo vào khoảng thời gian khi kiến ​​tạo mảng được đề xuất bắt đầu. Các quá trình ngày nay khá ít – chẳng hạn như tác động ở mức độ thấp hơn, núi lửa – đã tích cực thúc đẩy các hệ thống kiến ​​tạo trên Trái đất sơ khai. Bằng cách kiểm tra ý nghĩa của các quá trình này, chúng ta có thể bắt đầu khám phá Trái đất có thể ở được hiện đại như thế nào.

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Hiệp hội Địa chất Hoa Kỳ . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.

Tạp chí tham khảo :

1. C. O’Neill, S. Marchi, W. Bottke, R. Fu. Vai trò của các tác động đối với kiến ​​tạo Archaean . Địa chất , 2019; DOI: 10.1130 / G46533.1