Khám phá tiên phong của các nhà khoa học về lớp phủ đá cung cấp những hiểu biết mới về hoạt động núi lửa của Trái đất, các chu kỳ nguyên thủy và có lẽ là nguồn gốc của sự sống, thể hiện một bước tiến lớn trong khoa học Trái đất.
Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã bắt đầu nghiên cứu vai trò của lớp phủ trong việc hỗ trợ sự sống trên Trái đất, kích thích hoạt động núi lửa và ảnh hưởng đến các chu kỳ toàn cầu.
Các nhà khoa học đã phục hồi thành công mảnh đá dài đầu tiên có nguồn gốc từ lớp phủ Trái đất, lớp bên dưới lớp vỏ và là thành phần lớn nhất của hành tinh. Theo nghiên cứu, những tảng đá này được kỳ vọng sẽ làm sáng tỏ vai trò của lớp phủ trong nguồn gốc sự sống trên Trái đất, hoạt động núi lửa xảy ra khi nó tan chảy và tác động của nó đến chu trình toàn cầu của các nguyên tố quan trọng như carbon và hydro. đội.
1.268 m (4.160 ft) đá lớp phủ gần như liên tục được khai thác từ 'cửa sổ kiến tạo', một phần của đáy biển nơi đá lớp phủ lộ ra dọc theo sống núi giữa Đại Tây Dương, trong Cuộc thám hiểm 399 'Khối xây dựng sự sống, Khối Atlantis' cho tàu khoan trong đại dương Quyết định của Guedes Vào mùa xuân năm 2023.
Với những nỗ lực từ đầu những năm 1960, việc khai thác đã là một thành tựu phá kỷ lục do Chương trình Khám phá Đại dương Quốc tế, một tập đoàn nghiên cứu biển quốc tế gồm hơn hai chục quốc gia thu hồi các mẫu trầm tích và đá hình trụ từ đáy đại dương để nghiên cứu. Lịch sử của trái đất.
Các nhà nghiên cứu cho biết những tảng đá được chiết xuất từ lớp phủ giống với những tảng đá được tìm thấy trên Trái đất sơ khai chứ không phải những tảng đá phổ biến hơn tạo nên các lục địa của chúng ta ngày nay. Nguồn hình ảnh: Giáo sư Johan Lisenberg
Phân tích đá thu hồi
Kể từ đó, nhóm sứ mệnh đã biên soạn một danh sách các loại đá được khai quật từ lớp phủ để hiểu thành phần, cấu trúc và bối cảnh của chúng.
Kết quả của họ đã được trình bày trên tạp chí khoa họcNghiên cứu này cho thấy lịch sử hòa tan trong đá được thu hồi lâu hơn dự kiến.
Tác giả chính, Giáo sư Johan Lisenberg, từ Trường Khoa học Trái đất và Môi trường của Đại học Cardiff, cho biết: “Khi chúng tôi phục hồi đá vào năm ngoái, đó là một bước đột phá lớn trong lịch sử khoa học Trái đất, nhưng quan trọng hơn là giá trị của chúng nằm ở lõi đá lớp phủ. có thể cho chúng tôi biết về sự hình thành và tiến hóa của hành tinh chúng ta.” Nghiên cứu của chúng tôi bắt đầu bằng cách xem xét thành phần của lớp phủ bằng cách ghi lại các khoáng chất trong các loại đá được phục hồi, cũng như thành phần hóa học của chúng. Trong đá có ít pyroxene hơn nhiều, và đá chứa nồng độ magie rất cao, cả hai đều là kết quả của lượng tan chảy cao hơn nhiều so với chúng tôi dự kiến”.
Giáo sư Johan Lissenberg (trái) và các đồng nghiệp phân tích các lõi được phục hồi từ “cửa sổ kiến tạo” trên sống núi giữa Đại Tây Dương. Tín dụng hình ảnh: Leslie Anderson, Exp. 399, JRSO_IODP
Sự tan chảy này xảy ra khi lớp phủ nhô lên từ phần sâu của Trái đất lên bề mặt.
Các nhà nghiên cứu cho biết, kết quả phân tích sâu hơn về quá trình này có thể có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm hiểu cách thức hình thành magma và cách nó dẫn đến hoạt động núi lửa.
“Chúng tôi cũng tìm thấy các kênh mà magma được vận chuyển qua lớp phủ và do đó có thể theo dõi số phận của magma sau khi nó hình thành và di chuyển đến bề mặt Trái đất. Điều này rất quan trọng vì nó cho chúng ta biết lớp phủ tan chảy và cung cấp năng lượng cho núi lửa như thế nào, đặc biệt là. những thứ ở đáy đại dương chiếm phần lớn hoạt động núi lửa trên Trái đất.” “Việc tiếp cận những lớp đá phủ này sẽ cho phép chúng ta thiết lập mối liên hệ giữa núi lửa và nguồn magma cuối cùng.”
Có thể có mối liên hệ với nguồn gốc sự sống
Nghiên cứu cũng cung cấp kết quả sơ bộ về cách thức Peridot, một khoáng chất có nhiều trong đá phủ, tương tác với nước biển, gây ra một loạt phản ứng hóa học tạo ra hydro và các phân tử khác có thể cung cấp nhiên liệu cho sự sống.
Các nhà khoa học tin rằng đây có thể là một trong những quá trình cơ bản về nguồn gốc sự sống trên Trái đất.
“Những tảng đá hiện diện trên Trái đất sơ khai rất giống với những tảng đá. Trong chuyến thám hiểm này, chúng tôi đã phục hồi chúng từ những tảng đá phổ biến nhất tạo nên lục địa của chúng ta ngày nay.
Đoàn thám hiểm 399 “Xây dựng khối sự sống, khối Atlantis” của tàu khoan đại dương JOIDES Nghị quyết đã thu hồi được 1.268 mét đá manti gần như liên tục vào mùa xuân năm 2023. Bản quyền: Thomas Runge (Expedition 399, JRSO_IODP)
“Phân tích những dữ liệu này cho chúng ta cái nhìn sâu sắc về môi trường vật lý và hóa học tồn tại từ rất sớm trong lịch sử Trái đất và có thể đã cung cấp nguồn nhiên liệu liên tục và điều kiện thuận lợi trong khoảng thời gian địa chất dài để lưu giữ những dạng sống sớm nhất.”
Nhóm quốc tế gồm hơn 30 nhà khoa học thuộc sứ mệnh Nghị quyết JOIDES sẽ tiếp tục nghiên cứu về các mẫu miệng núi lửa được thu hồi để giải quyết một loạt vấn đề.
Tiến sĩ Andrew McCaig, Phó Giáo sư tại Trường Trái đất và Môi trường thuộc Đại học Leeds, người đề xuất chính của Expedition 399 và là nhà khoa học đồng lãnh đạo sứ mệnh, nói thêm: “Mọi người tham gia Expedition 399, bắt đầu từ đề xuất đầu tiên vào năm 2018, có thể tự hào về những thành tựu được ghi lại trong bài báo này”. và vi sinh học. Tất cả dữ liệu từ sứ mệnh sẽ được cung cấp đầy đủ và là mô hình về cách thức thực hiện khoa học quốc tế.”
Tham khảo: “Phần dài của Peridotite đã cạn kiệt được Serpentin hóa” của C. Johan Lissenberg, Andrew M. McCaig, Susan Q. Lange, Peter Blum,Natsuo Abe,William J. Brazelton, Remy Coltat, Jeremy R. Trưởng khoa, Christine L. Dickerson, Margaret Godard, Barbara E. John, Frieder Klein, Rebecca Cohen, Kuan-Yu Lin, Haiyang Liu, Ethan L. López, Toshio Nozaka, Andrew J. Parsons, Vamdev Pathak, Mark K. Regan, Jordyn A. Rubary, Evan B. Savov, Esther M. Schwarzenbach, Olivier J. Sisman, Gordon Southam, Fengping Wang, C. Jeffrey Witt, Leslie Anderson và Sarah Treadwell, ngày 8 tháng 8 năm 2024, khoa học.
DOI: 10.1126/science.adp1058