Một nghiên cứu mới về các khoáng chất cổ đại có tên ziricon cho thấy đã từng tồn tại kiểu khí hậu khắc nghiệt có lẽ đã hủy diệt bề mặt các lục địa mới hình thành trên trái đất.
Ziricon – vật liệu cổ xưa nhất trên trái đất – có mặt trên trái đất từ cách đây 4,4 tỉ năm khi hành tinh của chúng ta mới chỉ được vỏn vẹn 150 triệu năm tuổi. Theo nhà địa chất John Valley thuộc đại học Wisconsin – Madison, do tinh thể ziricon đặc biệt bền vững đối với các biến đổi hóa học nên chúng trở thành tiêu chuẩn vàng để xác định niên đại của đất đá cổ xưa.
Trước đó Valley dùng các hạt khoáng chất nhỏ xíu này, thậm chí còn nhỏ hơn một hạt bụi, để chứng minh rằng các lục địa và nước lỏng hình thành trên bề mặt trái đất sớm hơn nhiều so với suy nghĩ của mọi người, vào khoảng 4,2 tỉ năm trước.
Trong một bài báo mới đăng tải trực tuyến trên tờ Earth and Planetary Science Letters, một nhóm các nhà khoa học do nhà địa chất Takayuki Ushikubo, Valley và Noriko Kita thuộc đại học Wisconsin – Madision chỉ đạo đã chứng minh rằng các lục địa và nước lỏng tồn tại ít nhất 4,3 tỉ năm trước đồng thời là đối tượng chịu đựng thời tiết dữ dội do khí hậu khắc nghiệt gây ra.
Biểu đồ thời gian mô tả bối cảnh địa chất hình thành Jack Hills ziricon – khoáng chất cổ đại được hình thành khi trái đất chưa đầy 500 triệu năm tuổi. (Ảnh minh họa: Andree Valley) |
Ushikubo – tác giả đầu tiên của nghiên cứu – nói rằng thời tiết trong bầu khí quyển cung cấp câu trả lời cho câu hỏi đã có từ lâu trong ngành địa chất học: tại sao không hề tìm được mẫu đất đá nào hình thành trong khoảng thời gian 500 triệu năm đầu sau khi trái đất thành hình.
Ông nói: “Hiện nay không còn mẫu đất đá trước 4 tỉ năm trước còn lưu lại. Một số người coi đây là bằng chứng của sự tồn tại nhiệt độ cao ở thời điểm cổ xưa của trái đất”. Trước đây người ta giải thích hiện tượng này bằng giả thuyết thiên thạch hủy diệt bề mặt trái đất hay khả năng trái đất tồn tại dưới dạng biển dung nham nóng đỏ khiến đất đá không thể hình thành.
Các phân tích ngày nay lại mở ra một viễn cảnh hoàn toàn khác.
Ushikubo và cộng sự đã sử dụng một phương tiện phức tạp được gọi là vi thám kế ion để phân tích tỉ lệ đồng vị của nguyên tố lithi trong khoáng chất ziricon trên đồi Jack ở phía tây Australia. Bằng cách so sánh dấu tích hóa học với thành phần lithi trong ziricon trong lớp vỏ lục địa và lớp đất đá nguyên thủy tương tự như vỏ man-ti của trái đất, họ đã tìm ra bằng chứng cho thấy hành tinh trẻ đã hình thành lục địa, đã có nhiệt độ tương đối mát mẻ cũng như có nước vào thời điểm khoáng chất ziricon ở Australia hình thành.
Jack Hills, Australia. (Ảnh: www.geology.wisc.edu) |
Ushikubo cho biết: “4,3 tỉ năm trước, trái đất đã có môi trường thích hợp cho việc sinh sống." Dấu tích lithi trong ziricon cũng cho thấy đất đá đã xuất hiện trên bề mặt trái đất nhưng bị thời tiết và nước phá vỡ, điều này được xác định nhờ một loại đồng vị lithi nặng. “Thời tiết đã hình thành trên bề mặt vỏ lục địa hoặc dưới đáy đại dương, nhưng thành phần lithi quan sát được lại chỉ hình thành trong lớp vỏ lục địa”. Kết quả thu được chứng minh rằng có lẽ hình thái thời tiết xảy ra trên diện rộng đã hủy hoại lớp đất đá đầu tiên trên trái đất.
Tinh thể Ziricon cổ xưa nhất có mặt trên trái đất cách đây 4.4 tỉ năm. |
Valley phát biểu: “Thời tiết trên diện rộng hình thành từ trên 4 tỉ năm trước mang lại rất nhiều ý nghĩa. Mọi người đã nghi ngờ điều này nhưng lại chưa hề thu được bằng chứng trực tiếp nào”. Cácbon đioxit trong bầu khí quyển có thể kết hợp với nước để tạo thành axit cácbonic rơi xuống thành mưa axit. Bầu khí quyển trên trái đất thời điểm mới hình thành được cho là có chứa tỉ lệ cácbon đioxit cực cao, có lẽ cao hơn ngày này khoảng 10.000 lần.
Valley nói: “Với tỉ lệ đó, chúng ta sẽ có mưa axit vô cùng khắc nghiệt và hiệu ứng nhà kính với cường độ khủng khiếp. Điều kiện này sẽ hòa tan đất đá. Nếu đá granit có trên bề mặt trái đất, chúng sẽ bị phá huỷ gần như ngay lập tức nếu xét về mặt địa chất học, những gì còn lại chúng ta có thể nhận diện về thời cổ xưa chính là khoáng chất ziricon”.
Các tác giả khác của nghiên cứu bao gồm Aaron Cavosie thuộc đại học Puerto Rico, Simon Wilde thuộc đại học công nghệ Curtin Australia và Roberta Rudnick thuộc đại học Maryland.