Một nghiên cứu đột phá mới có thể mở ra cơ hội giải mã những bí ẩn sâu thẳm nhất của Trái Đất.

TPO - Một nghiên cứu gần đây với những bằng chứng mới chỉ ra rằng quá trình kiến tạo mảng, hay còn gọi là sự tái chế lớp vỏ Trái Đất, có thể bắt đầu từ rất lâu trước đây, sớm hơn nhiều so với những giả thuyết trước đây. Đây có thể là yếu tố quan trọng giúp Trái Đất duy trì sự sống, đồng thời giải thích những bí ẩn sâu xa của hành tinh chúng ta.

Kiến tạo mảng

Bề mặt Trái Đất đầy sự hỗn loạn. Các dãy núi hình thành, các lục địa liên kết và tách ra, động đất làm rung chuyển mặt đất. Tất cả những hiện tượng này đều là kết quả của kiến tạo mảng, sự chuyển động của những tảng lớp vỏ Trái Đất khổng lồ.

Chính sự chuyển động này có thể là lý do khiến sự sống tồn tại. Trái Đất là hành tinh duy nhất mà chúng ta biết có kiến tạo mảng và cũng là hành tinh duy nhất có sự sống. Hầu hết các nhà khoa học đều tin rằng đây không phải là một sự trùng hợp ngẫu nhiên.

Bằng cách kéo các khối vỏ khổng lồ xuống lớp phủ, phần giữa của Trái Đất, kiến tạo mảng giúp đưa carbon từ bề mặt và khí quyển xuống, ổn định khí hậu. Nó cũng đưa các khoáng chất và phân tử cần thiết cho sự sống lên bề mặt. Tất cả những yếu tố này kết hợp lại tạo ra một môi trường lý tưởng cho sự sống phát triển mạnh mẽ từ dưới đáy đại dương đến những đỉnh núi cao vút.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn chưa thể giải thích được lý do và thời điểm bắt đầu của quá trình kiến tạo mảng, điều này khiến việc xác định tầm quan trọng của nó đối với sự tiến hóa và đa dạng của sự sống trở nên đầy thử thách. Một số giả thuyết cho rằng kiến tạo mảng có thể bắt đầu từ khoảng 700 triệu năm trước, khi sự sống đa bào đơn giản đã xuất hiện. Tuy nhiên, một số khác lại cho rằng chỉ có sinh vật đơn bào là những sinh vật duy nhất tồn tại khi các mảng trên Trái Đất lần đầu tiên tách ra.

Thực tế, nhờ vào các phương pháp nghiên cứu mới giúp các nhà khoa học nhìn sâu vào quá khứ, một số chuyên gia đang cho rằng kiến tạo mảng có thể đã xuất hiện ngay từ khi Trái Đất hình thành — thậm chí trước cả sự xuất hiện của sự sống. Nếu giả thuyết này chính xác, nó có thể chỉ ra rằng sự sống nguyên thủy đã phát triển trên một hành tinh đang hoạt động mạnh mẽ — và điều này có thể gợi ý rằng kiến tạo mảng đóng vai trò quan trọng trong quá trình tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất.

Đặc điểm đa dạng của các mảng kiến tạo

Chỉ duy nhất Trái Đất mới sở hữu các mảng kiến tạo như những mảnh ghép trò chơi đụng nhau và tách ra như xe đụng. Các hành tinh đá khác trong hệ Mặt Trời có một lớp vỏ cứng duy nhất — điều mà các nhà khoa học gọi là kiến tạo "nắp trì trệ" hay "nắp đơn".

Trong một quá trình cân bằng địa chất, lớp vỏ đại dương dày bị phá hủy tại các vùng hút chìm, nơi một mảng bị đẩy xuống dưới mảng khác. Mảnh vỏ đại dương lâu đời nhất được biết đến, nằm ở khu vực Địa Trung Hải, chỉ có niên đại khoảng 340 triệu năm, quá trẻ để xác định chính xác thời điểm kiến tạo mảng xuất hiện.

Lớp vỏ lục địa nhẹ hơn lớp vỏ đại dương và nổi lên trong khi lớp vỏ đại dương bị tàn phá do quá trình hút chìm. Tuy nhiên, những dấu vết còn lại từ những ngày đầu của Trái Đất rất hiếm, và những gì còn lại đều bị xói mòn hoặc biến dạng. Ít hơn 7% đá trên bề mặt hiện nay có tuổi đời trên 2,5 tỷ năm. Nếu quay ngược về kỷ nguyên Hadean, trước 4,03 tỷ năm, hồ sơ đá gần như đã biến mất hoàn toàn. Trong nửa tỷ năm đầu tiên của sự sống trên Trái Đất, không có dấu vết nào của bazan còn sót lại.

Do quá trình tái chế không ngừng của Trái Đất, bằng chứng rõ ràng nhất về kiến tạo mảng — đá chỉ hình thành tại các vùng hút chìm — chỉ có niên đại khoảng 700 triệu năm.

Các nhà địa chất học đều thống nhất rằng dù kiến tạo mảng bắt đầu vào thời điểm nào, nó cũng chắc chắn đã thúc đẩy quá trình tiến hóa và sự phức tạp của sự sống.

Ở động vật cổ đại, sự liên kết giữa hoạt động kiến tạo mảng và tốc độ tiến hóa nhanh hơn có thể là do sự di chuyển của các mảng địa chất đã cắt đứt môi trường sống và tạo ra các hốc sinh thái mới, từ đó thúc đẩy sự tiến hóa của sự sống.

Kiến tạo mảng cũng có thể đã giúp sự sống hồi sinh sau các cuộc tuyệt chủng hàng loạt tàn khốc. Ví dụ, vào cuối kỷ Permi, một đợt tuyệt chủng do các vụ phun trào núi lửa thải ra carbon dioxide đã tiêu diệt 90% các loài sống trên Trái Đất.

Sự sống trên hành tinh đã hồi phục nhờ vào quá trình phong hóa đá lục địa, phá vỡ các khoáng chất chứa carbon và đưa chúng vào đại dương, nơi sinh vật biển biến chúng thành rạn san hô và vỏ hóa thành đá vôi, rồi cuối cùng bị chìm trở lại trong lòng Trái Đất. Khi bầu khí quyển trở nên hỗn loạn, kiến tạo mảng từ từ đưa Trái Đất trở lại một môi trường thích hợp hơn cho sự sống.

Sự sống ngoài hành tinh

Nếu kiến tạo mảng thực sự là động lực của sự sống, việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất có thể dẫn chúng ta đến một hành tinh có hoạt động địa chất mạnh mẽ.

Thật đáng tiếc, chúng ta vẫn chưa thể phát hiện kiến tạo mảng trên các ngoại hành tinh xa xôi, Tobias Meier, chuyên gia về động lực học lớp phủ tại Đại học Oxford, cho biết. Tuy nhiên, vào năm 2021, Meier cùng nhóm nghiên cứu của ông đã sử dụng dữ liệu nhiệt và mô hình máy tính để chỉ ra rằng ngoại hành tinh đá LHS 3844 b, cách Trái Đất 49 năm ánh sáng, có thể sở hữu lớp phủ đang hoạt động và lớp vỏ có sự chuyển động.

LHS 3844 b không thể chứa sự sống và cũng không có bầu khí quyển. Một nửa hành tinh luôn bị ánh sáng ban ngày chiếu rọi, với nhiệt độ lên đến 767 độ C, trong khi nửa còn lại bị lạnh giá, giảm xuống âm 273 độ C vào ban đêm. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt hành tinh này chính là yếu tố thúc đẩy chuyển động của lớp phủ trên LHS 3844 b, theo báo cáo của Meier và các cộng sự vào năm 2021. Nếu đúng như vậy, kiến tạo mảng trên hành tinh này sẽ khác biệt so với Trái Đất, nhưng nó vẫn chứng minh sự đa dạng địa chất có thể tồn tại ở những nơi khác trong vũ trụ.