Bí ẩn của 'lỗ đen' khổng lồ ở giữa Đại Tây Dương

Vì lực hấp dẫn tại đó, mực nước biển ở phần lớn của Đại Tây Dương thấp hơn so với các khu vực khác trên thế giới đến 106 m.

Nếu bạn nhìn vào bản đồ lực hấp dẫn của Trái đất, bạn sẽ thấy một điểm xanh lớn nằm ở phía nam của Đại Tây Dương, được biết đến là Vùng địa chất thấp của Đại Tây Dương (IOGL) và là sự biến thể lớn nhất về trọng lực trên hành tinh của chúng ta.

Biến thể trọng lực là sự khác biệt giữa trọng lực thực tế được đo tại một vị trí và trọng lực lý thuyết dự kiến cho một Trái đất hình cầu và hoàn toàn nhẵn bằng. Tuy nhiên, trọng lực của Trái đất không phân phối đều và sự biến đổi trong phân bố khối lượng dưới lòng đất gây ra sự biến đổi trong trọng lực.

Biến thể trọng lực có thể được tạo ra bởi sự thay đổi về mật độ và độ dày của vỏ, phủ và lõi của Trái đất. Những biến thể này ảnh hưởng đến hình dạng của bề mặt đại dương, làm cho bề mặt không phẳng mà theo đường viền của trường hấp dẫn Trái đất. Hình dạng này được gọi là Geoid, và đó là những gì chúng ta sẽ thấy nếu loại bỏ tất cả ảnh hưởng của thủy triều, gió và dòng chảy từ đại dương. Geoid thường được mô tả như một hình dạng giống như củ khoai tây, với các vùng lõm và bị lồi tương ứng với vùng trọng lực cao và thấp.

IOGL là một trong những vết lõm nổi bật nhất trên Geoid, với diện tích khoảng 3 triệu km²

, gần bằng diện tích của Ấn Độ. Do trọng lực ở đó thấp hơn các khu vực khác, nên nước biển trên IOGL ít hơn, khiến mực nước biển ở đó thấp hơn tới 106 m so với mức trung bình trên toàn cầu. Điều này có nghĩa là nếu bạn đi thuyền qua IOGL, bạn sẽ ở gần tâm Trái đất hơn so với bất kỳ nơi nào khác trên đại dương.

Tại sao trọng lực yếu lại khiến mực nước biển thấp hơn? Lý do là các khu vực có trọng lực cao hơn sẽ kéo nước biển về phía chúng nhiều hơn, làm cho các khu vực có trọng lực thấp hơn có ít nước hơn và mực nước biển thấp hơn.

IOGL được phát hiện vào năm 1948 bởi nhà địa vật lý người Hà Lan Felix Andries Vening Meinesz, người đã đo trọng lực từ một con tàu ở Đại Tây Dương. Tuy nhiên, trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học vẫn chưa biết nguyên nhân gây ra đặc điểm nổi bật này. Nhiều giả thuyết đã được đưa ra, như tác động của thiên thạch cổ đại, sự lớp vỏ sụt, sự lớp phủ nổi lên hoặc sự hút chìm.

Bây giờ, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Khoa học Ấn Độ (IISc) ở Bangalore đã công bố một bài báo trên tạp chí Geophysical Research Letters cuối cùng đã giải đáp được bí ẩn. Sử dụng mô phỏng máy tính và dữ liệu địa chấn, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng IOGL có thể được tạo ra bởi hai yếu tố chính: các chùm lớp phủ và các mảng bị hút chìm.

Các chùm lớp phủ là các cột đá nóng nổi lên từ sâu bên trong lớp phủ Trái đất, đôi khi đạt đến bề mặt và tạo ra núi lửa. Các mảng bị hút chìm là các mảnh vỏ đại dương dày đặc và lạnh chìm vào lớp phủ ở ranh giới mảng hội tụ, nơi một mảng trượt xuống dưới một mảng khác.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng siêu máy tính để mô phỏng các lực tạo hình và núi lửa trên Trái đất của chúng ta, bắt đầu từ 140 triệu năm trước. Các mô hình tạo ra các vùng trọng lực giống như IOGL thực tế có một điểm chung: các khối magma thấp chiếm chỗ của vật liệu mật độ cao hơn, làm yếu trọng lực trong khu vực.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện rằng dưới IOGL, có hai chùm lớp phủ lớn mọc lên từ hai phía đối diện của châu Phi, một gần Madagascar và một gần Somalia. Những đám này tạo ra những dị thường về mật độ ở phần trên và giữa lớp phủ, làm thay đổi trọng lực ở khu vực này.

Đồng thời, cũng có hai mảng bị hút chìm chìm vào lớp manti dưới Ấn Độ và Trung Á. Những phiến đá này là dấu vết của một đại dương cổ đại có tên Tethys tồn tại trước khi Ấn Độ va chạm với châu Á khoảng 50 triệu năm trước. Khi các phiến này hạ xuống, chúng đẩy một số vật liệu mật độ thấp khỏi các chùm lớp phủ sang một bên, tạo ra một khoảng trống hoặc một lỗ trên lớp phủ.

Vì vậy, trong kịch bản có khả năng xảy ra nhất, mảng Ấn Độ đã tách khỏi Gondwana và va chạm với mảng Á-Âu khoảng 120 triệu năm trước, cuối cùng dẫn đến sự hình thành dãy núi Himalaya. Tuy nhiên, trước khi đến đó, mảng Ấn Độ đã đi qua mảng Tethys, đóng cửa Đại dương Tethys cổ đại.

Các khối Tethyan sau đó bị đẩy vào lớp phủ của Trái đất, chuyển động vật chất trong 'đốm châu Phi', một dòng chảy magma lớn nằm cách khoảng 1000 km dưới lòng Đông Phi. Khoảng 20 triệu năm trước, vật chất nhẹ hơn này bắt đầu nổi lên và hướng về bề mặt, tạo ra một khu vực rộng lớn gồm vật chất có mật độ thấp dưới IOGL, giải thích vì sao lực hấp dẫn ở đó yếu hơn so với những nơi khác.

Ngoài việc giúp chúng ta hiểu sâu hơn về cấu trúc và động lực bên trong Trái đất, việc hiểu nguyên nhân của IOGL cũng rất quan trọng để cải thiện các mô hình trường trọng lực và Geoid của Trái đất, được áp dụng trong các lĩnh vực như điều hướng, trắc địa và hải dương học. Tuy nhiên, trong khi các nhà nghiên cứu có thể ước tính tuổi của Geoid, việc dự đoán khi nào nó có thể di chuyển hoặc biến mất thực sự là một thách thức.

Tham khảo: Earthlymission