Trái đất sơ khai là một nơi vô sinh: nóng, gầm, quay nhanh và bị bắn phá bởi các mảnh vụn không gian, bao gồm cả một cơ thể có kích thước sao Hỏa có tác động tạo ra mặt trăng.
Tác động tương tự đó cũng biến toàn bộ bề mặt Trái đất mới hình thành thành một đại dương magma nóng chảy. Bây giờ, nghiên cứu mới phát hiện ra rằng sự quay nhanh của hành tinh có thể đã ảnh hưởng đến việc biển nóng chảy này làm mát như thế nào.
Tốc độ quay của Trái đất có thể đã ảnh hưởng đến nơi khoáng silicat kết tinh và lắng xuống khi đại dương magma đông cứng, nghiên cứu mới cho thấy. Christian Maas, nhà địa vật lý tại Đại học Münster, Đức, cho biết, sự tích tụ không đồng đều của silicat và các khoáng chất khác có thể đã ảnh hưởng đến sự khởi đầu của kiến tạo mảng hoặc thậm chí có thể giúp giải thích thành phần kỳ lạ của lớp phủ ngày nay.
Trái đất nóng
Maas là tác giả chính của nghiên cứu mới khám phá cách đại dương magma cổ đại làm mát và các khoáng chất bên trong nó kết tinh. Những quá trình đó bắt đầu từ khoảng 4,5 tỷ năm trước, không lâu sau khi Trái đất hình thành, khi một cơ thể hành tinh có kích thước bằng sao Hỏa đâm vào hành tinh mới sinh. Tác động gõ tắt một đoạn của các mảnh vụn hình thành nên mặt trăng, trong khi cũng tạo ra rất nhiều nhiệt mà bề mặt của Trái đất đã trở thành một đại dương của magma vài ngàn dặm sâu.
"Điều thực sự quan trọng là phải biết đại dương magma trông như thế nào", Maas nói với Live Science. Khi biển nóng đó nguội đi, nó tạo tiền đề cho tất cả các địa chất sẽ xảy ra tiếp theo, bao gồm kiến tạo mảng và sự sắp xếp lớp, lớp phủ và lớp vỏ hiện đại của hành tinh.
Một điều mà không nhiều nhà nghiên cứu đã xem xét, Maas nói, là cách quay của Trái đất sẽ ảnh hưởng đến việc làm mát. Sử dụng một mô phỏng máy tính, Maas và các đồng nghiệp đã giải quyết câu hỏi đó, mô hình hóa sự kết tinh của một loại khoáng chất, silicat, tạo nên một khối lớn của vỏ Trái đất.
Nguội đi
Mô phỏng cho thấy tốc độ quay của hành tinh bị ảnh hưởng khi silicat lắng xuống trong giai đoạn đầu của quá trình làm mát đại dương magma, có lẽ đã xảy ra trong một nghìn đến một triệu năm. Với tốc độ quay chậm, trong khoảng 8 đến 12 giờ mỗi vòng, các tinh thể ở trạng thái lơ lửng, phân bố đều trên khắp đại dương magma.
Khi tốc độ quay tăng lên, sự phân bố của các tinh thể thay đổi. Với tốc độ vừa phải hoặc cao, các tinh thể nhanh chóng lắng xuống đáy ở hai cực Bắc và Nam và di chuyển đến nửa dưới của đại dương magma gần xích đạo. Ở vĩ độ trung bình, các tinh thể lơ lửng và phân bố đều.
Ở tốc độ quay rất nhanh - một vòng quay hoàn toàn trong khoảng 3 đến 5 giờ - các tinh thể tích tụ dưới đáy đại dương magma bất kể vĩ độ. Tuy nhiên, sự đối lưu trong magma chuyển động gần các vùng cực liên tục khiến các tinh thể nổi lên, do đó lớp kết tinh không ổn định lắm.
Các nhà khoa học không biết chính xác Trái đất sơ khai quay nhanh như thế nào, mặc dù họ ước tính nó quay hoàn toàn trong khoảng 2 đến 5 giờ tại thời điểm đại dương magma tồn tại.
Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Trái đất và Khoa học Hành tinh, đã xem xét các loại khoáng sản khác hoặc mô hình hóa sự phân bố silicat vượt qua giai đoạn đầu tiên của sự kết tinh của đại dương magma. Thêm các loại khoáng sản khác vào mô hình là bước tiếp theo, Maas nói.
Ông nói thêm rằng ông cũng thích nghiên cứu các tác động hành tinh sau này. Không lâu sau tác động khổng lồ, hình thành mặt trăng, Trái đất có thể bị tấn công bằng những tảng đá không gian nhỏ hơn, Maas nói. Nếu vòng quay của Trái đất làm cho đại dương magma kết tinh không đều, các khoáng chất trong các mảnh vụn giữa các vì sao có thể đã được đưa vào Trái đất rất khác nhau tùy thuộc vào nơi chúng hạ cánh, ông nói.
Cũng không rõ liệu lớp phủ ngày nay có giữ lại dấu vết của sự khởi đầu bốc lửa này hay không. Lớp phủ hiện đại là một chút bí ẩn. Đặc biệt hoang mang là "những đốm sáng", hai khu vực đá nóng có kích thước lục địa luôn làm chậm bất kỳ sóng địa chấn nào từ các trận động đất đi qua. Được biết đến một cách chính xác là "các tỉnh có vận tốc thấp lớn" hay LLSVP, những đốm màu này có chiều cao gấp 100 lần đỉnh Everest, nhưng không ai biết chúng được tạo ra từ đâu hoặc tại sao chúng lại ở đó.
Có rất nhiều dấu chấm vẫn chưa được kết nối giữa các dị thường lớp phủ ngày nay như các đốm màu và đại dương magma cổ đại của Trái đất sơ khai, Maas nói. Có lẽ tất cả dấu vết của vùng biển rực lửa đó đã bị xóa bỏ bởi các lực lượng địa chất, ông nói thêm. Nhưng việc tìm ra bề mặt rắn ban đầu của hành tinh trông như thế nào có thể giúp giải thích cách nó phát triển đến trạng thái hiện tại.
