Các nhà khoa học đã khám phá ra một lớp đá nóng chảy một phần mới ở bên dưới lớp vỏ của Trái đất có thể giúp giải quyết những cuộc tranh luận lâu nay về cách các mảng kiến tạo di chuyển.

Các nhà nghiên cứu trước đây đã xác định được các mảng tan chảy ở độ sâu tương tự. Nhưng một nghiên cứu mới do Đại học Texas ở Austin dẫn đầu lần đầu tiên tiết lộ mức độ toàn cầu của lớp này và một phần vai trò của nó trong quá trình kiến tạo mảng.

Nghiên cứu được công bố vào ngày 6 tháng 2 năm 2023 trên tạp chí Nature Geoscience.

Lớp nóng chảy nằm cách bề mặt khoảng 100 dặm và là một phần của quyển astheno, khu vực nằm dưới các mảng kiến tạo phía trên quyển Mantle của Trái đất. Quyển astheno rất quan trọng đối với kiến tạo mảng vì nó tạo thành một ranh giới tương đối mềm cho phép các mảng kiến tạo di chuyển qua lớp phủ.

Tuy nhiên, lý do tại sao nó mềm vẫn chưa được hiểu rõ. Các nhà khoa học trước đây nghĩ rằng đá nóng chảy có thể là một yếu tố. Nhưng nghiên cứu này cho thấy rằng trên thực tế, sự tan chảy dường như không ảnh hưởng đáng kể đến dòng chảy của đá lớp phủ.

Junlin Hua, nghiên cứu sinh bậc sau tiến sĩ tại Trường Khoa học Địa chất Jackson của UT, người đứng đầu nghiên cứu cho biết: “Khi chúng ta nghĩ về một thứ gì đó tan chảy, theo trực giác, chúng ta nghĩ rằng sự tan chảy phải đóng một vai trò lớn trong độ nhớt của vật liệu. Những gì chúng tôi tìm thấy là ngay cả khi tỷ lệ tan chảy khá cao, ảnh hưởng của nó đối với dòng chảy của lớp phủ là rất nhỏ”.

Theo nghiên cứu mà Hua bắt tay thực hiện khi còn là sinh viên tại Đại học Brown, sự đối lưu nhiệt và đá trong lớp phủ có ảnh hưởng thường xuyên đến chuyển động của các mảng. Mặc dù bên trong Trái đất phần lớn là rắn, nhưng trong thời gian dài, đá có thể dịch chuyển và chảy ra như mật ong.

Đồng tác giả nghiên cứu, Thorsten Becker, giáo sư tại Trường Jackson cho biết, việc chỉ ra rằng lớp tan chảy không ảnh hưởng đến kiến tạo mảng có nghĩa là đã chỉ ra một biến số ít phức tạp hơn cho các mô hình máy tính về Trái đất.

Becker, chuyên gia thiết kế các mô hình địa động lực của Trái đất tại Viện Địa vật lý thuộc Đại học Texas, cho biết: “Chúng tôi không thể loại trừ khả năng tan chảy cục bộ. Nhưng tôi nghĩ nó thúc đẩy chúng ta xem xét đến những quan sát về sự tan chảy này như một dấu hiệu cho thấy những gì đang diễn ra trên Trái đất và không nhất thiết phải là đóng góp tích cực cho bất cứ điều gì”.

Ý tưởng tìm kiếm một lớp mới trong lòng Trái đất đến với Hua khi ông đang nghiên cứu các hình ảnh địa chấn của lớp phủ bên dưới Turkey trong quá trình nghiên cứu tiến sĩ của mình.

Các dấu hiệu của đá nóng chảy một phần dưới lớp vỏ đã hấp dẫn Hua dẫn đến Hua đã tổng hợp các hình ảnh tương tự từ các trạm địa chấn khác cho đến khi ông có một bản đồ toàn cầu về thiên quyển. Điều mà ông và những người khác cho là bất thường trên thực tế lại phổ biến trên khắp thế giới, xuất hiện trên các bản ghi địa chấn ở bất kỳ nơi nào mà quyển mềm nóng nhất.

Điều ngạc nhiên tiếp theo xảy ra khi ông so sánh bản đồ tan chảy của mình với các phép đo địa chấn về chuyển động kiến tạo là không tìm thấy mối tương quan nào, mặc dù lớp nóng chảy bao phủ gần một nửa Trái đất.

Đồng tác giả nghiên cứu, Karen Fischer, nhà địa chấn học và giáo sư tại Đại học Brown, cố vấn của Hua khi ông bắt đầu nghiên cứu, cho biết: “Công trình này rất quan trọng vì hiểu được các đặc tính của quyển mềm và nguồn gốc tại sao nó yếu là điều cơ bản để hiểu được kiến tạo mảng”.

P.T.T (NASATI), theo https://phys.org/news/2023-02-scientists-molten-layer-hidden-earth.html, 6/2/2023