Đại Tây Dương mở rộng 4cm mỗi năm do sự trồi lên của vật chất ở sâu trong lớp phủ đẩy các mảng kiến tạo ra xa nhau.
Mảng kiến tạo đỡ ở phía trước châu Mỹ đang tách ra từ bên dưới châu Âu và châu Phi. Nhưng chính xác quá trình xảy ra như thế nào và tại sao vẫn là một bí ẩn đối với các nhà khoa học, do Đại Tây Dương không có những mảng hút chìm đặc như Thái Bình Dương. Một nghiên cứu công bố năm 2021 trên tạp chí Nature chỉ ra yếu tố mấu chốt dẫn tới sự mở rộng của Đại Tây Dương nằm bên dưới dãy núi lớn dưới nước ở giữa đại dương.
Một loạt đỉnh núi chìm dưới biển mang tên sống núi giữa Đại Tây Dương (MAR) phân tách mảng kiến tạo Bắc Mỹ với Á Âu và mảng kiến tạo Nam Mỹ với châu Phi. Nhóm nghiên cứu phát hiện vật chất từ sâu trong lòng đất nhô lên bề mặt qua MAR, đẩy mảng kiến tạo ở hai phía của đường ngăn cách ra xa nhau.
Sống núi giữa Đại Tây Dương (màu cam đậm) trong bản đồ đo sâu từ Đài quan sát Trái đất của NASA. (Ảnh: NASA)
Lớp phủ dày 2.896km, chủ yếu ở dạng rắn, bao quanh lõi Trái đất. Vỏ Trái đất chia thành nhiều mảng kiến tạo, ghép lại với nhau giống như bộ xếp hình. Chúng tương tác theo vài cách, di chuyển cùng nhau, trôi ra xa hoặc trượt xuống dưới. Sự mở rộng của đáy biển, xảy ra khi những mảng kiến tạo tách ra xa nhau, là một cách đưa magma trong lòng đất lên bề mặt. Một cách khác là đá nóng mềm dâng lên từ lớp phủ và dòng đối lưu đẩy chúng tới bề mặt.
Bất kỳ vật liệu nào bị đẩy lên bên dưới ranh giới mảng kiến tạo như MAR thường bắt đầu từ lớp phủ ở rất gần bề mặt Trái đất, nằm ở độ sâu 4,8km dưới lớp vỏ. Vật liệu từ lớp phủ dưới, nơi ở gần lõi nhất, không được phát hiện ở đó. Nhưng nghiên cứu năm 2021 phát hiện MAR là một điểm nóng đối lưu. Các nhà nghiên cứu đo hoạt động địa chất trong khu vực rộng 1.000 km. Họ thả 39 địa chấn kế xuống biển năm 2016, sau đó để chúng lại trong một năm để thu thập dữ liệu động đất trên khắp thế giới.
Sóng địa chấn dội qua vật liệu ở lõi Trái đất cung cấp cho các nhà khoa học hiểu biết về những gì xảy ra ở lớp phủ bên dưới MAR. Nhóm nghiên cứu nhận thấy magma và đá ở 660 km bên dưới lớp phủ có thể bị đẩy lên mặt đất tại đó. Sự trồi lên của vật chất chính là nguyên nhân đẩy mảng kiến tạo và các lục địa ở bên trên tách ra ở tốc độ 4 cm/năm.
"Sự trồi lên từ lớp phủ dưới tới lớp phủ trên và lên mặt đất thường gắn liền với vài địa điểm cục bộ như Iceland, Hawaii, và Yellowstone, không phải với sống núi giữa đại dương", Matthew Aguis, nhà địa chấn học ở Đại học Roma Tre, đồng tác giả nghiên cứu năm 2021. "Điều này khiến kết quả nghiên cứu rất thú vị bởi nó hoàn toàn nằm ngoài dự kiến".
Thông thường, vật liệu di chuyển từ lớp phủ dưới lên lớp phủ trên bị cản trở bởi dãy đá dày đặc ở vùng chuyển tiếp, ở độ sâu 410 và 660km. Nhưng Agius và cộng sự ước tính bên dưới MAR, nhiệt độ ở nơi sâu nhất trong vùng chuyển tiếp cao hơn dự đoán, khiến khu vực này mỏng hơn. Đó là lý do vật chất có thể dâng lên đáy biển dễ dàng hơn so với những nơi khác trên Trái đất.
Thông thường, mảng kiến tạo di chuyển dưới tác động của lực hấp dẫn bởi nó hút những nơi đặc hơn của mảng kiến tạo vào lòng đất. Nhưng mảng kiến tạo bao quanh Đại Tây Dương không đặc như vậy, khiến giới khoa học băn khoăn điều gì thúc đẩy mảng kiến tạo di chuyển nếu không phải là lực hấp dẫn. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự trồi lên của vật liệu ở sâu trong lớp phủ có thể là cơ chế phía sau sự mở rộng của Đại Tây Dương. Catherine Rychert, nhà địa vật lý ở Đại học Southampton, cho biết quá trình này bắt đầu cách đây 200 triệu năm và tốc độ mở rộng có thể tăng lên trong tương lai.