Một nghiên cứu mới phát hiện ra rằng các đảo có kích thước bằng một lục địa nằm sâu bên trong lớp phủ của Trái đất có thể có tuổi đời lên tới hơn một tỷ năm.
Được gọi là các tỉnh có vận tốc địa chấn thấp (LLSVP), những khối này vừa nóng hơn vừa già hơn các khu vực lân cận của lớp phủ. Những phát hiện này được công bố vào ngày 22 tháng 1 trên tạp chí Thiên nhiên đã làm sáng tỏ phần sâu bên trong Trái đất và có thể giúp giải thích cách lớp phủ di chuyển theo thời gian.
Các nhà khoa học đã biết về các LLSVP này trong vài thập kỷ. Hai khối khổng lồ — một khối bên dưới Thái Bình Dương và một khối bên dưới Châu Phi — nằm ở ranh giới giữa lớp phủ Trái Đất và lõi ngoài của nó, cách bề mặt khoảng 1.900 dặm (3.000 km).
"Mọi người vẫn luôn thắc mắc chúng là gì", đồng tác giả nghiên cứu Arwen Deuss, một nhà địa chấn học tại Đại học Utrecht ở Hà Lan, đã nói với Live Science. "Điều duy nhất chúng ta biết về những thứ này là khi sóng địa chấn di chuyển qua những nơi này, chúng sẽ chậm lại."
Để hiểu rõ hơn về bản chất của LLSVP, Deuss và các đồng nghiệp của cô đã nghiên cứu kỹ lưỡng dữ liệu địa chấn từ hơn 100 trận động đất đủ mạnh để lan tỏa khắp hành tinh, bao gồm cả LLSVP và lớp phủ xung quanh.
Từ những dữ liệu này, các nhà nghiên cứu đã tính toán cả tốc độ của sóng địa chấn và tốc độ chúng mất năng lượng khi di chuyển qua các phần khác nhau của lớp phủ. Phù hợp với công trình trước đó, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng sóng địa chấn di chuyển chậm hơn qua LLSVP so với các phần khác của lớp phủ, cho thấy các khối nóng hơn môi trường xung quanh. Nhưng sóng mất ít năng lượng hơn nhiều so với dự kiến khi di chuyển qua LLSVP. Một đặc điểm khác, chẳng hạn như sự thay đổi về thành phần, phải chịu trách nhiệm cho kết quả bất ngờ này, nhóm nghiên cứu nghi ngờ.
Các mô hình máy tính cho thấy kích thước của các khoáng chất kết tinh trong LLSVP có thể đóng một vai trò nào đó. Mỗi khi một sóng đi qua ranh giới giữa hai tinh thể, được gọi là ranh giới hạt, nó sẽ mất năng lượng. Nếu các tinh thể nhỏ hơn, sẽ có nhiều ranh giới hạt hơn trong một thể tích nhất định.
Deuss ví sóng địa chấn như chạy. "Nếu bạn chạy trên cát cồn cát, khi bạn có nhiều hạt nhỏ, thì bạn sẽ thực sự mệt mỏi vì bạn sẽ chìm vào cát", bà nói. Điều tương tự cũng xảy ra với sóng địa chấn khi chúng đi qua các vùng của lớp phủ xung quanh LLSVP. Phần đó của lớp phủ được tạo thành từ các mảng kiến tạo cũ vỡ thành những mảnh nhỏ khi chúng chìm đủ sâu vào hành tinh.
Ngược lại, các LLSVP chứa các tinh thể lớn hơn so với môi trường xung quanh. Vì các sóng không thường xuyên chạy vào ranh giới hạt khi đi qua các LLSVP nên chúng không mất nhiều năng lượng như trong đá xung quanh. Deuss cho biết các tinh thể trong lớp phủ mất nhiều thời gian để phát triển, vì vậy các tinh thể lớn hơn trong các LLSVP có thể đã không bị xáo trộn trong một thời gian khá dài.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN
—Các nhà khoa học phát hiện ra 'thế giới chìm' ẩn sâu bên trong lớp phủ của Trái đất mà lẽ ra không nên có ở đó
—Các nhà khoa học khoan phần manti dài nhất từ trước đến nay của Trái Đất từ ngọn núi dưới nước gần 'Thành phố đã mất'
—Lớp phủ của Trái đất bị chia thành hai nửa nhờ siêu lục địa Pangaea
"Chúng hẳn đã tồn tại ở đó ít nhất một tỷ năm", Deuss nói. "Và rồi mọi thứ đột nhiên trở nên hợp lý, vì nhiều người đã nghi ngờ rằng chúng có thể đã cũ, nhưng không ai có cách nào để chứng minh điều đó."
Những phần cũ hơn của lớp phủ này có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách lớp phủ di chuyển và trộn lẫn theo thời gian. Deuss nói với Live Science rằng các LLSVP ổn định có thể giúp giải thích tại sao đá núi lửa ở các khu vực khác nhau trên thế giới có thành phần khác nhau hoặc cách các mảng kiến tạo được tổ chức trên bề mặt. Nhưng để tìm ra chính xác những tác động này thể hiện như thế nào trong hồ sơ địa chất sẽ cần phải có thêm nghiên cứu thực địa.
Với những phát hiện mới, "bây giờ mọi người có thể thực hiện nhiều cuộc điều tra khác để tìm ra nguồn gốc của những nơi này là gì? Tại sao chúng lại nằm ở đó? Và điều đó có thể dẫn đến nhiều câu hỏi nổi bật khác trong khoa học vẫn cần câu trả lời", Deuss cho biết.
Được gọi là các tỉnh có vận tốc địa chấn thấp (LLSVP), những khối này vừa nóng hơn vừa già hơn các khu vực lân cận của lớp phủ. Những phát hiện này được công bố vào ngày 22 tháng 1 trên tạp chí Thiên nhiên đã làm sáng tỏ phần sâu bên trong Trái đất và có thể giúp giải thích cách lớp phủ di chuyển theo thời gian.
Các nhà khoa học đã biết về các LLSVP này trong vài thập kỷ. Hai khối khổng lồ — một khối bên dưới Thái Bình Dương và một khối bên dưới Châu Phi — nằm ở ranh giới giữa lớp phủ Trái Đất và lõi ngoài của nó, cách bề mặt khoảng 1.900 dặm (3.000 km).
"Mọi người vẫn luôn thắc mắc chúng là gì", đồng tác giả nghiên cứu Arwen Deuss, một nhà địa chấn học tại Đại học Utrecht ở Hà Lan, đã nói với Live Science. "Điều duy nhất chúng ta biết về những thứ này là khi sóng địa chấn di chuyển qua những nơi này, chúng sẽ chậm lại."
Để hiểu rõ hơn về bản chất của LLSVP, Deuss và các đồng nghiệp của cô đã nghiên cứu kỹ lưỡng dữ liệu địa chấn từ hơn 100 trận động đất đủ mạnh để lan tỏa khắp hành tinh, bao gồm cả LLSVP và lớp phủ xung quanh.
Từ những dữ liệu này, các nhà nghiên cứu đã tính toán cả tốc độ của sóng địa chấn và tốc độ chúng mất năng lượng khi di chuyển qua các phần khác nhau của lớp phủ. Phù hợp với công trình trước đó, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng sóng địa chấn di chuyển chậm hơn qua LLSVP so với các phần khác của lớp phủ, cho thấy các khối nóng hơn môi trường xung quanh. Nhưng sóng mất ít năng lượng hơn nhiều so với dự kiến khi di chuyển qua LLSVP. Một đặc điểm khác, chẳng hạn như sự thay đổi về thành phần, phải chịu trách nhiệm cho kết quả bất ngờ này, nhóm nghiên cứu nghi ngờ.
Các mô hình máy tính cho thấy kích thước của các khoáng chất kết tinh trong LLSVP có thể đóng một vai trò nào đó. Mỗi khi một sóng đi qua ranh giới giữa hai tinh thể, được gọi là ranh giới hạt, nó sẽ mất năng lượng. Nếu các tinh thể nhỏ hơn, sẽ có nhiều ranh giới hạt hơn trong một thể tích nhất định.
Deuss ví sóng địa chấn như chạy. "Nếu bạn chạy trên cát cồn cát, khi bạn có nhiều hạt nhỏ, thì bạn sẽ thực sự mệt mỏi vì bạn sẽ chìm vào cát", bà nói. Điều tương tự cũng xảy ra với sóng địa chấn khi chúng đi qua các vùng của lớp phủ xung quanh LLSVP. Phần đó của lớp phủ được tạo thành từ các mảng kiến tạo cũ vỡ thành những mảnh nhỏ khi chúng chìm đủ sâu vào hành tinh.
Ngược lại, các LLSVP chứa các tinh thể lớn hơn so với môi trường xung quanh. Vì các sóng không thường xuyên chạy vào ranh giới hạt khi đi qua các LLSVP nên chúng không mất nhiều năng lượng như trong đá xung quanh. Deuss cho biết các tinh thể trong lớp phủ mất nhiều thời gian để phát triển, vì vậy các tinh thể lớn hơn trong các LLSVP có thể đã không bị xáo trộn trong một thời gian khá dài.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN
—Các nhà khoa học phát hiện ra 'thế giới chìm' ẩn sâu bên trong lớp phủ của Trái đất mà lẽ ra không nên có ở đó
—Các nhà khoa học khoan phần manti dài nhất từ trước đến nay của Trái Đất từ ngọn núi dưới nước gần 'Thành phố đã mất'
—Lớp phủ của Trái đất bị chia thành hai nửa nhờ siêu lục địa Pangaea
"Chúng hẳn đã tồn tại ở đó ít nhất một tỷ năm", Deuss nói. "Và rồi mọi thứ đột nhiên trở nên hợp lý, vì nhiều người đã nghi ngờ rằng chúng có thể đã cũ, nhưng không ai có cách nào để chứng minh điều đó."
Những phần cũ hơn của lớp phủ này có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách lớp phủ di chuyển và trộn lẫn theo thời gian. Deuss nói với Live Science rằng các LLSVP ổn định có thể giúp giải thích tại sao đá núi lửa ở các khu vực khác nhau trên thế giới có thành phần khác nhau hoặc cách các mảng kiến tạo được tổ chức trên bề mặt. Nhưng để tìm ra chính xác những tác động này thể hiện như thế nào trong hồ sơ địa chất sẽ cần phải có thêm nghiên cứu thực địa.
Với những phát hiện mới, "bây giờ mọi người có thể thực hiện nhiều cuộc điều tra khác để tìm ra nguồn gốc của những nơi này là gì? Tại sao chúng lại nằm ở đó? Và điều đó có thể dẫn đến nhiều câu hỏi nổi bật khác trong khoa học vẫn cần câu trả lời", Deuss cho biết.
