Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Bản ghi địa chất chính xác là: một bản ghi. Các tầng đá nói với các nhà khoa học về môi trường trong quá khứ, giống như các trang trong bách khoa toàn thư. Ngoại trừ cuốn sách tham khảo này còn thiếu nhiều trang hơn nó. Vì vậy, các nhà địa chất được giao nhiệm vụ không chỉ với việc hiểu những gì ở đó, mà còn tìm ra những gì không, và nó đã đi đâu.
Bản ghi địa chất chính xác là: một bản ghi. Các tầng đá nói với các nhà khoa học về môi trường trong quá khứ, giống như các trang trong bách khoa toàn thư. Ngoại trừ cuốn sách tham khảo này còn thiếu nhiều trang hơn nó. Vì vậy, các nhà địa chất được giao nhiệm vụ không chỉ với việc hiểu những gì ở đó, mà còn tìm ra những gì không, và nó đã đi đâu.
Một thiếu sót đặc biệt đã khiến các nhà khoa học bối rối trong hơn một thế kỷ. Lần đầu tiên được chú ý bởi John Wesley Powell vào năm 1869 trong các lớp của Grand Canyon, sự không phù hợp lớn, như đã biết, chiếm hơn một tỷ năm đá bị mất tích ở một số nơi.
Các nhà khoa học đã phát triển một số giả thuyết để giải thích làm thế nào và khi nào, lượng vật liệu đáng kinh ngạc này có thể đã bị xói mòn. Bây giờ, nhà địa chất học UC Santa Barbara, ông Francis Macdonald và các đồng nghiệp của ông tại Đại học Colorado, Boulder và tại Đại học Colorado tin rằng họ có thể loại trừ một trong những phổ biến hơn trong số này. Nghiên cứu của họ xuất hiện trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (Proceedings of the National Academy of Sciences).
Macdonald, một giáo sư tại Khoa Khoa học Trái đất giải thích: “Có sự không phù hợp tất cả thông qua hồ sơ đá. Sự không phù hợp chỉ là những khoảng trống về thời gian trong bản ghi lại. Cái này được gọi là Sự không phù hợp lớn bởi vì nó được cho là một khoảng cách đặc biệt lớn, có thể là một khoảng cách toàn cầu.”
Một ý tưởng hàng đầu là các sông băng đã quét sạch hàng km đá vào khoảng 720 đến 635 triệu năm trước, trong một thời gian được gọi là Trái đất tuyết, khi hành tinh bị băng bao phủ hoàn toàn. Giả thuyết này thậm chí còn có lợi ích giúp giải thích sự xuất hiện nhanh chóng của các sinh vật phức tạp ngay sau đó, trong vụ nổ Cambrian, vì tất cả các vật liệu bị xói mòn này có thể đã gieo mầm các đại dương với lượng chất dinh dưỡng cực lớn.
Macdonald đã hoài nghi về lý do này. Mặc dù các chất tương tự của Sự không phù hợp vĩ đại xuất hiện trên khắp thế giới – với lượng đá tương tự bị thiếu trong các khoảng thời gian tương tự – chúng không xếp hàng một cách hoàn hảo. Điều này khiến người ta nghi ngờ liệu chúng có thực sự bị xói mòn bởi một sự kiện toàn cầu như Snowball Earth hay không.
Một phần của thách thức điều tra sự không phù hợp lớn là nó đã xảy ra từ rất lâu rồi và Trái đất là một hệ thống lộn xộn. Những tảng đá này đã bị chôn vùi và xói mòn nhiều lần trong lịch sử của chúng.
May mắn thay, nhóm nghiên cứu đã có thể kiểm tra giả thuyết này bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là nhiệt động học. Một vài km dưới bề mặt Trái đất, nhiệt độ bắt đầu tăng lên khi chúng ta đến gần hơn với lớp phủ nóng của hành tinh. Điều này tạo ra độ dốc nhiệt độ khoảng 50 độ C cho mỗi km độ sâu. Và chế độ nhiệt độ này có thể trở thành dấu ấn trong một số khoáng sản.
Khi một số nguyên tố phóng xạ trong đá bị phá vỡ, Helium-4 được sản xuất. Trong thực tế, helium liên tục được tạo ra nhưng phần được giữ lại trong các khoáng chất khác nhau là một hàm của nhiệt độ. Do đó, các nhà khoa học có thể sử dụng tỷ lệ helium so với thorium và uranium trong một số khoáng chất nhất định làm nhiệt kế. Hiện tượng này cho phép Macdonald và các đồng tác giả của mình theo dõi cách đá di chuyển trong lớp vỏ khi nó bị chôn vùi và xói mòn qua các thời đại.
Những sự không phù hợp này đang hình thành lặp đi lặp lại thông qua các quá trình kiến tạo. Những gì thực sự mới là bây giờ chúng ta có thể truy cập vào lịch sử lâu đời hơn nhiều này.
Nhóm nghiên cứu đã lấy các mẫu từ đá granit ngay dưới ranh giới của sự không phù hợp lớn tại đỉnh Pikes ở Colorado. Họ đã chiết xuất các hạt của một khoáng chất đặc biệt đàn hồi, zircon, từ đá và phân tích các nucleotide vô tuyến của helium chứa bên trong. Kỹ thuật này tiết lộ rằng một vài km đá đã bị xói mòn từ phía trên khối đá granit này từ 1.000 đến 720 triệu năm trước.
Điều quan trọng, khoảng thời gian này chắc chắn đã đến trước tập phim Snowball Earth. Trên thực tế, nó xếp hàng tốt hơn nhiều với các thời kỳ mà Rodinia siêu lục địa đang hình thành và phá vỡ. Điều này cung cấp manh mối cho các quá trình có thể bị ảnh hưởng trong những năm qua từ hồ sơ địa chất.
Giả thuyết cơ bản là sự xói mòn quy mô lớn này được thúc đẩy bởi sự hình thành và tách các siêu lục địa.
Chu kỳ hình thành và phân tách siêu lục địa của Trái đất và xói mòn những khối đá đáng kinh ngạc trong thời gian dài. Và bởi vì các quy trình siêu lục địa, theo định nghĩa, liên quan đến rất nhiều vùng đất, các hiệu ứng của chúng có thể xuất hiện khá đồng bộ trên hồ sơ địa chất.
Tuy nhiên, các quá trình này không xảy ra đồng thời, như trong một sự kiện toàn cầu như Snowball Earth. “Đó là một quá trình lộn xộn,” Macdonald nói. “Có những khác biệt, và bây giờ chúng tôi có khả năng giải quyết những khác biệt đó và rút hồ sơ đó ra.”
Mặc dù kết quả của Macdonald phù hợp với nguồn gốc kiến tạo cho những sự không phù hợp tuyệt vời này, nhưng họ không kết thúc cuộc tranh luận. Các nhà địa chất sẽ cần phải bổ sung cho công trình này bằng các nghiên cứu tương tự ở các khu vực khác trên thế giới để hạn chế tốt hơn các sự kiện này.
Bí ẩn về sự không phù hợp vĩ đại vốn đã gắn liền với hai bí ẩn lớn khác của địa chất: sự trỗi dậy và sụp đổ của Trái đất tuyết và sự xuất hiện bất ngờ của cuộc sống phức tạp ở Ediacaran và Cambrian. Tiến bộ trong bất kỳ ai có thể giúp các nhà nghiên cứu cuối cùng phá vỡ rất nhiều.
Vụ nổ Cambri là vấn đề nan giải của Darwin. Đây là một câu hỏi 200 năm tuổi. Nếu chúng ta có thể giải quyết điều đó, chúng ta chắc chắn sẽ là những ngôi sao nhạc rock.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học California – Santa Barbara . Bản gốc được viết bởi Harrison Tasoff. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :