NDTV đưa tin nhóm nghiên cứu ở Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc tìm thấy bằng chứng hé lộ lõi Trái Đất có thể vẫn đang giải phóng hydro, heli và tungsten lên các lớp phía trên. Nghiên cứu phá vỡ quan niệm lâu đời rằng vùng sâu nhất của hành tinh gần như bị tách biệt hoàn toàn từ khi hình thành. Trong bài báo công bố ngày 9/10 trên tạp chí Science Advances, họ kết luận lõi và lớp phủ Trái Đất trao đổi vật chất trong suốt lịch sử 4,5 tỷ năm của hành tinh.
Khi mới hình thành, Trái Đất cực kỳ nóng, chứa chủ yếu là dung nham. Khi hành tinh nguội dần, vật chất nặng chìm xuống hình thành lõi trong khi vật chất nhẹ hơn tạo nên lớp phủ và vỏ. Một số nguyên tố từ quá trình sơ khai của Trái Đất bị mắc kẹt sâu bên trong hành tinh.
Trong nghiên cứu mới, nhà khoa học địa chất Yu Zhang và đồng nghiệp nhận thấy các vật chất cổ đại có thể vẫn đang di chuyển về phía mặt đất. Để tìm hiểu quá trình, họ sử dụng mô phỏng máy tính với sự hỗ trợ của học máy để nghiên cứu hydro hoạt động như thế nào trong điều kiện cực hạn bên trong Trái Đất. Nhóm nghiên cứu kiểm tra các đồng vị hydro, đặc biệt là tỷ lệ giữa hydro và dạng nặng hơn là deuterium, qua đó xem xét cách nguyên tố này di chuyển giữa lõi và lớp phủ.
"Nhìn chung, kết quả phân tích chỉ ra khi đại dương magma nguội đi và đông đặc lại, nó tạo thành lớp phủ nguyên thủy có thành phần đồng vị hydro đồng đều, bất chấp những thay đổi lớn về áp suất, nhiệt độ hay giả định mô hình", Science Alert dẫn lời nhóm nghiên cứu.
Theo Yu và đồng nghiệp, sự phân bố đồng vị sâu trong lòng Trái Đất không giữ nguyên từ giai đoạn sơ khai của hành tinh mà có thể thay đổi do quá trình trao đổi vật chất giữa lõi và lớp phủ.
Đá núi lửa cũng cung cấp những manh mối quan trọng. Đá bazan ở đảo đại dương như Iceland và đảo Baffin ở Canada xuất hiện khi vật liệu nóng nổi lên từ lòng đất, chứa dấu vết hóa học và đồng vị khác thường. Một số đá núi lửa có tỷ lệ deuterium thấp bất thường so với hydro, chứng tỏ chúng có thể lưu giữ nguồn hydro thời sơ khai thoát ra từ lõi Trái Đất.
Mô phỏng Trái Đất thuở sơ khai. Ảnh: Wikimedia Commons
Manh mối khác đến từ heli. Heli-3 là đồng vị nguyên thủy có từ khi hệ Mặt Trời hình thành, trong khi heli-4 liên tục được tạo ra thông qua phân rã phóng xạ. Tỷ lệ bất thường của hai loại đồng vị heli trong đá núi lửa chỉ ra heli cổ đại phun lên lớp phủ từ sâu bên trong Trái Đất.
Tungsten cũng củng cố bằng chứng về quá trình trao đổi vật chất. Trong Trái Đất thời kỳ đầu, phần lớn kim loại nặng này tập trung ở phần lõi. Dấu vết của đồng vị tungsten trong đá núi lửa giúp các nhà khoa học truy tìm hành trình vật chất di chuyển từ lõi về phía bề mặt hành tinh.
Thay vì tách biệt, lõi và lớp phủ Trái Đất có thể đã tiếp tục trao đổi các nguyên tố hóa học qua hàng tỷ năm. Nhóm nghiên cứu cho biết bước tiếp theo là xác định lượng vật chất thoát ra từ lõi và ảnh hưởng của quá trình tới sự tiến hóa lâu dài của Trái Đất.
An Khang tổng hợp