Tại sao đại dương không làm núi lửa dưới biển tắt?

Mặc dù chúng ta biết nước có khả năng dập tắt lửa và đại dương chứa nhiều nước, nhưng vẫn còn điều bí ẩn khiến nước biển không thể làm núi lửa dưới biển tắt đi. Tại sao lại như vậy?

Khi nghĩ về núi lửa, nhiều người có thể sẽ tưởng tượng ra một ngọn núi hình nón cao chót vót đang tỏa ra một cột khói dày đặc, trông giống như một ngọn núi đang phun trào. Hơn nữa sau khi núi lửa phun trào, một lượng lớn tro núi lửa màu trắng sẽ rơi xuống cả một vùng rộng lớn. Vì vậy, nhiều người trong tiềm thức nghĩ rằng núi lửa thực sự có thể phun trào ra lửa.

Nhưng nếu chúng ta quan sát cận cảnh các ngọn núi lửa, thì hoàn toàn không phải vậy. Bởi vì dung nham (magma) do núi lửa phun trào thực chất là một chất lỏng có nhiệt độ cao, về bản chất, nó hoàn toàn khác với lửa.

Những bức ảnh chụp cận cảnh dung nham cho thấy rõ ràng rằng chúng là chất lỏng. Khi chúng ta học vật lý từ hồi còn đi học, chúng ta sẽ biết sự biến đổi của ba pha vật chất: Khí, lỏng và rắn liên quan đến điểm nóng chảy và điểm sôi.

Lấy nước làm ví dụ, nhiệt độ nóng chảy của nước là 0 độ C và nhiệt độ sôi là 100 độ C. Khi nhiệt độ thấp hơn 0 độ C, chúng ta thấy nước rắn- nước đá; khi nhiệt độ nằm trong khoảng giữa 0 độ C và 100 độ C, chúng ta thấy nước ở dạng lỏng; khi nhiệt độ cao hơn 100 độ C, nước sẽ ở thể khí- hơi nước.

Chất đều có điểm nóng chảy và điểm sôi, thay đổi theo nhiệt độ. Magma, chất lỏng nóng chảy đa dạng, thực sự là hỗn hợp rắn, lỏng, và khí. Ngọn lửa xuất hiện khi núi lửa phun trào, giải phóng ánh sáng và nhiệt từ các chất dễ cháy như carbon dioxide, hơi nước, oxy, nitơ, và khí khác.

Hiểu rằng núi lửa phun trào magma, không phải lửa, giúp giải thích tại sao nước biển không dập tắt núi lửa ngầm. Magma xâm nhập nước biển giống như vòi nước nóng vào bể lạnh, làm mát magma nhưng không làm nó biến mất giống như nước dập lửa.

Núi lửa là kết quả của sự lưu thông nhiệt và vật chất trên hành tinh, giữ cho chúng hoạt động liên tục. Trái đất vận hành theo quy luật vật lý và hóa học cơ bản, mà chúng ta đã học từ trường trung học.

Ví dụ, định luật thứ hai của nhiệt động lực học giải thích hình thành và hoạt động của núi lửa. Nhiệt luôn chuyển từ nhiệt độ cao đến thấp, gần gũi với cuộc sống hàng ngày.

Quay ngược lại lịch sử tiến hóa Trái đất, quy luật này làm rõ: Trái đất được sinh ra từ va chạm hành tinh, năng lượng chuyển thành nhiệt, biến Trái Đất thành quả cầu magma toàn bộ hoặc phần lớn bề mặt, nhiệt độ cao hàng nghìn độ C.

Magma chảy, vật liệu nặng chìm và nhẹ nổi. Năng lượng từ thế năng hấp dẫn chuyển thành nhiệt năng; nguyên tố phóng xạ tập hợp, phân rã liên tục, giải phóng năng lượng.

Năng lượng đang hoạt động bên trong Trái Đất giữ cho magma không ngừng tỏa sáng. Mặc dù vũ trụ xung quanh có nhiệt độ cực thấp, đạt đến âm 270 độ C trung bình, nhưng Trái Đất vẫn liên tục truyền nhiệt ra ngoài dưới dạng bức xạ nhiệt (có 3 cách truyền nhiệt: Dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt, nhưng không có môi trường trong vũ trụ nên Trái Đất chỉ có thể truyền nhiệt ra bên ngoài dưới dạng bức xạ nhiệt). Do nhiệt lượng truyền đi, bề mặt Trái Đất sẽ nguội, dẫn đến việc magma ở đây chuyển hóa thành đá, tạo nên lớp vỏ ban đầu.

Qua thời gian, Trái Đất đã hình thành với cấu trúc chính gồm 3 lớp: Vỏ, manti và nhân, nhiệt độ tăng dần khi đi từ vỏ đến nhân. Đồng thời, do vật chất nặng liên tục chìm xuống, mật độ của chúng ngày càng tăng - mật độ trung bình của lớp vỏ là 2,8g/cm3, mật độ trung bình của lớp manti là 4,59 g/cm3, mật độ trung bình của nhân là 11 g/ cm3. Do đó, có thể xem lớp vỏ như đang 'nổi' trên lớp manti, tương tự như tấm ván nổi trên mặt nước.

Vì lớp vỏ mỏng hơn nhiều so với manti và nhân, độ dày trung bình của vỏ chỉ khoảng 17 km (33 km cho vỏ lục địa và 10 km cho vỏ đại dương). Ngược lại, lớp manti dày tới 2.850 km. Điều này khiến cho sự chuyển động của lớp manti gây ra xé toạc và di chuyển cùng với lớp manti.

Các phần của lớp vỏ Trái Đất bị xé nát thành từng mảng, và khi lớp vỏ di chuyển, một số mảng sẽ va chạm, trong khi một số khác sẽ tách ra khỏi nhau.

Theo quy luật tự nhiên, các ranh giới giữa các mảng tách rời này rất mảnh và dễ vỡ. Vật liệu phủ dưới chúng có thể dễ dàng phá vỡ sự kín đáo của đá và bị đẩy ra khỏi bề mặt - điều này tạo nên một dãy núi lửa kéo dài theo ranh giới mảng.

Khi các mảng càng xa cách nhau, magma nguội sau khi núi lửa phun trào ở ranh giới mảng, tạo thành một lớp mỏng, tức là lớp vỏ đại dương - vì nó mỏng hơn nhiều so với lớp bên trong của mảng, nó sẽ trũng hơn các khu vực khác. Theo thời gian, nước sẽ tụ lại tạo thành đại dương.

Thực tế, đại dương hình thành thông qua quá trình này và việc hình thành đại dương chặt chẽ liên quan đến sự di chuyển của các mảng đá.

Vì thế, núi lửa dưới đáy biển thực sự là kết quả của sự chuyển động của các mảng đá, đa phần chúng tạo nên ranh giới phân chia mảng. Từ Thế chiến II trở đi, khi con người khám phá đại dương sâu rộng hơn, chúng ta đã khám phá ra những dãy núi lửa dưới đáy biển dài, nằm chủ yếu ở giữa đại dương, được biết đến là các dãy núi giữa đại dương. Chúng là những ngọn núi dài nhất trên thế giới, với tổng chiều dài khoảng 80.000 km.

Tham Khảo: Earthlymission; Nature; NASA