lục địa đầu tiên

Mặt đất mà chúng ta bước đi đến từ đâu? Là con người, chúng ta có xu hướng coi đất đai là điều hiển nhiên, mặc dù thực tế là, thậm chí ngày nay, nó chỉ bao phủ khoảng một phần ba bề mặt Trái đất. Hơn nữa, đất đai phần lớn là hai chiều. Ngoại trừ những con thú nhỏ đào hang, hầu hết hoạt động của chúng ta diễn ra trên bề mặt. Mặt khác, đại dương có chiều thứ ba rộng lớn, chứa đựng nhiều loại sinh vật khác nhau trong suốt chặng đường. “Thật không phù hợp khi gọi hành tinh này là Trái đất”, tiểu thuyết gia khoa học viễn tưởng Arthur C. Clarke từng viết, “khi nó rõ ràng nên được gọi là Đại dương”.

Dù sao đi nữa, chúng tôi có đất đai của mình. Và chúng tôi cho rằng vùng đất này luôn tồn tại trên Trái đất, mặc dù ở một dạng khác, với khí hậu khác và là nơi sinh sống của các sinh vật khác nhau.

Địa chất cho chúng ta biết rằng thậm chí đây không phải là trường hợp.

Chúng ta đang sống trong thời đại có đất, nhưng đã có thời Trái đất không có đất. Làm thế nào quá trình chuyển đổi xảy ra vẫn còn là một bí ẩn, nhưng nhìn vào thành phần của các khoáng chất hiện có, chúng ta có thể nói khá nhiều điều về sự hình thành lục địa.

Có lẽ, bằng cách đi ngược lại, chúng ta có thể tìm hiểu sự thật về lục địa đầu tiên từ trước đến nay.

Trái đất, nói về mặt địa chất, có thể được phân thành bốn phần. Có lớp bề mặt được gọi là lớp vỏ. Nếu Trái đất là một quả táo thì lớp vỏ là độ dày của vỏ. Chúng tôi đi bộ trên lớp vỏ, nó tạo nên tất cả các lục địa và đáy biển. Bên dưới lớp vỏ là một lớp được gọi là lớp phủ. Lớp này sâu hàng nghìn km và chiếm 84% thể tích trái đất. Nó được hiểu là ở thể rắn nhưng theo thang thời gian địa chất, nó hoạt động giống như một chất lỏng có độ nhớt cao, giống như caramel. Bên dưới đây là lõi ngoài lỏng và bên dưới là quả cầu đá rắn được gọi là lõi bên trong.

Các lục địa, theo định nghĩa, là những khối đất rộng lớn trên lớp vỏ được ngăn cách bởi một chất lỏng giống như nước. Với định nghĩa này, Trái đất là hành tinh duy nhất được biết đến có các lục địa. Mặc dù các hành tinh như Sao Hỏa có thể đã từng có một số vùng đất tương tự trong quá khứ, nhưng vì không có nước lỏng trên Sao Hỏa nên Trái đất là hành tinh duy nhất có các lục địa.

Vào thế kỷ trước, Alfred Wegener đã đề xuất Thuyết Trôi dạt Lục địa, theo đó Trái đất từng có một lục địa thống nhất trôi dạt theo thời gian để tạo ra bảy lục địa mà chúng ta biết ngày nay. Lý thuyết này ngày nay đã được chấp nhận như một thực tế.

Có thể thấy một xác nhận đơn giản về lý thuyết của Wegener bằng cách nghiên cứu những điểm tương đồng trong hóa thạch trên các vùng đất khác nhau ngày nay. Đối với bất kỳ ai còn nghi ngờ, hãy để ý xem bờ biển phía đông của Nam Mỹ thẳng hàng với bờ biển phía tây của Châu Phi như thế nào.

Trái đất hình thành cách đây 4,6 tỷ năm (tức là 4.600.000.000 năm!). Kỷ nguyên từ 4,6 đến 4 tỷ năm trước được gọi là Hadean Aeon, được đặt theo tên của Hades, vị thần Địa ngục của Hy Lạp. Các nhà khoa học trước đây tin rằng Trái đất bắt đầu như một quả cầu lửa và theo thời gian, bề mặt bên ngoài nguội đi để tạo thành vùng đất mà chúng ta biết ngày nay. Tuy nhiên, giờ đây chúng ta biết rằng Trái đất được bao phủ trong nước trước khi các lục địa đầu tiên hình thành.

Khám phá này được thực hiện nhờ khoáng chất Zircon.

Tinh thể zircon, hoặc ZrSiO4 có tính chất đặc biệt. Sau khi được hình thành, chúng vẫn tồn tại ngay cả khi đá mẹ của chúng bị phá hủy hoàn toàn, chúng hầu như không thể bị phá hủy. Một phần thưởng bổ sung là chúng cũng không hiếm lắm.

Tuổi của những khoáng chất này cũng có thể dễ dàng tìm thấy bằng cách nghiên cứu thành phần uranium của chúng. Các tinh thể zircon kết hợp các nguyên tử uranium và thorium (cả hai đều được biết đến nhiều nhất là nhiên liệu hạt nhân). Tuy nhiên, chính những tinh thể này lại loại bỏ các nguyên tử chì khi chúng hình thành.

Theo thời gian, uranium không ổn định trở thành chì thông qua quá trình phân rã phóng xạ — có nghĩa là bạn có thể đo tỷ lệ uranium với chì để tìm ra tuổi của tinh thể. Một tinh thể trẻ sẽ có tỷ lệ uranium cao hơn, trong khi ở tinh thể cũ hơn, tỷ lệ uranium tương đối cao hơn đã biến thành chì.

Có liên quan hơn là thực tế là các tinh thể zircon tiết lộ thông tin về môi trường mà chúng hình thành. Điều này có thể được suy ra thông qua tỷ lệ đồng vị oxy của chúng.

Oxy có hai đồng vị ổn định: ¹⁸O và ¹⁶O. ¹⁸O, có thêm hai nguyên tử, nặng hơn ¹⁶O.

Khi chúng rơi xuống, các phân tử nước bao gồm ¹⁸O dễ dàng ngưng tụ hơn so với các phân tử nước nhẹ hơn của chúng. Và khi sự bay hơi xảy ra, các phân tử ¹⁶O sẽ biến mất trước, để lại các phân tử ¹⁸O phía sau. Vì vậy, chúng ta hoàn toàn có thể cho rằng mức ¹⁶O trong các đại dương cao hơn trong thời kỳ ấm hơn, trong khi ¹⁸O chiếm ưu thế trong thời kỳ lạnh hơn, mưa nhiều hơn.

Theo tỷ lệ này, các nguyên tử oxy được giữ lại trong các tinh thể zircon, tạo thành một viên nang thời gian hoặc ảnh chụp nhanh cấu trúc hóa học của thời gian. Bằng cách nhìn vào zircon, chúng ta có thể biết khi nào chúng được hình thành và nhiệt độ vào thời điểm đó.

Và, với thông tin đó, chúng ta có thể suy ra chính xác những tinh thể zircon đó được hình thành như thế nào.

Trong lớp phủ của Trái đất, tỷ lệ đồng vị oxy luôn ở khoảng 5,3. Lưu ý nhanh: điều này không có nghĩa là ¹⁸O gấp 5,3 lần so với ¹⁶O. Tên chính thức của giá trị này là δ¹⁸O hoặc “delta-O-18”, trong đó “delta” là viết tắt của “sự khác biệt so với nước biển”. Vì vậy, khi chúng ta so sánh tỷ lệ ở đây với tỷ lệ trong nước biển, sự khác biệt là 5,3.

Nếu giá trị của delta-O-18 nằm trong khoảng từ 0 đến 5,3, điều đó có nghĩa là đã có sự tương tác mạnh mẽ của magma với nước ở nhiệt độ cao trước khi nó hóa rắn thành đá. (Đương nhiên, giá trị delta-O-18 của nước biển bằng 0, vì đó là giá trị mà chúng ta đang so sánh với mọi thứ khác)

Nếu delta-O-18 lớn hơn 5,3, điều đó có nghĩa là magma đã tương tác với đá trên bề mặt trái đất chứ không phải nước của nó. Những tảng đá bề mặt này trước đây đã tương tác với mưa hoặc nước biển. Như đã đề cập trước đây, nước mưa chứa nhiều ¹⁶O nặng hơn. Điều đó có nghĩa là đá cũng sẽ có nhiều nó hơn, và khi bị chôn vùi và tan chảy thành magma, vẫn giữ được giá trị cao hơn đó, giá trị này cuối cùng sẽ được chuyển sang các zircon vỏ thời gian của chúng ta trong quá trình kết tinh.

Các zircon lâu đời nhất có delta-O-18 khoảng 7,4. Điều đó có nghĩa là nước phải có rất nhiều trên bề mặt Trái đất trong kỷ nguyên Hadean. Làm thế nào điều này có thể được? Rốt cuộc, đó là khoảng thời gian được biết đến với lửa địa ngục và núi lửa.

Các nhà địa chất đã suy nghĩ về vấn đề này và đưa ra câu trả lời hợp lý nhất của họ: nước có thể được mang đến Trái đất từ ​​​​ngoài vũ trụ. Kỷ nguyên Hadean là một thời kỳ khó khăn đối với bề mặt Trái đất, nơi bị các thiên thạch ngoài vũ trụ bắn phá dữ dội. Chúng ta biết điều này bởi vì vùng đất trên Mặt trăng cho thấy những tác động thiên thạch này diễn ra đều đặn cho đến 3,5 tỷ năm trước: tàn dư của những cuộc tấn công này ngày nay có thể được quan sát thấy dưới dạng miệng núi lửa trên Mặt trăng.

Nếu bề mặt Trái đất hầu như được bao phủ hoàn toàn trong nước, thì hạt nhân lục địa ổn định đầu tiên hình thành như thế nào? Tại sao không có bất kỳ vùng đất hình thành chìm vào magma?

Trong một nghiên cứu mới vào đầu năm nay, các nhà nghiên cứu từ ba tổ chức - Đại học Curtin, Khảo sát Địa chất Tây Úc và Đại học Maryland của Hoa Kỳ - đã cùng nhau điều tra quá khứ xa xưa của đất. Họ đã làm điều này bằng cách kiểm tra vùng đất lâu đời nhất trên thế giới: Pilbara Craton của Úc.

Nền cổ là một phần lâu đời và ổn định của một lục địa. Điều này có nghĩa là chúng vẫn kiên định trên bề mặt trong hàng triệu năm. Nền cổ Pilbara là một trong số những tàn dư lục địa từ thời Archaean, có niên đại từ 4,0 đến 2,5 tỷ năm trước. Theo sau kỷ nguyên Hadean, đây là khoảng thời gian mà tốc độ va chạm của thiên thạch trên Trái đất đang giảm dần.

Bằng cách nghiên cứu tuổi của các zircon trong đá ở đó và các giá trị delta-O-18 bên trong, các nhà nghiên cứu đã kết luận rằng có ba giai đoạn hình thành của lớp nền này. Những gì sau đây là một phân tích thú vị.

Các zircon từ giai đoạn đầu tiên có thể được phân loại thành hai nhóm: những nhóm có giá trị delta-O-18 tương tự như giá trị của lớp phủ, ngay dưới lớp vỏ Trái đất; và những người có thành phần oxy đòi hỏi một quá trình rất nông cạn. Trong giai đoạn thứ hai, delta-O-18 phù hợp với lớp phủ. Và cuối cùng, zircon từ giai đoạn ba có giá trị delta-O-18 cần tương tác với vật liệu bề mặt.

Như bạn có thể thấy, có vẻ như zircon lần đầu tiên được hình thành gần bề mặt và dần dần bắt đầu hình thành sâu hơn. Nhưng đó có thực sự là trường hợp? Các nhà nghiên cứu, đã nghiên cứu các thành phần khác nhau của đá, đề xuất khác.

Đầu tiên (các nhà nghiên cứu nghĩ), đã có một vụ nổ thiên thạch. Một vật thể lớn đâm vào bề mặt nước của Trái đất - một sự kiện thường xảy ra vào thời đó, nhưng lần này, tác động đã khiến magma tiếp xúc với nước nóng trong thời gian dài và "kéo dài" theo ý tôi là vài triệu năm. Bản thân tác động đã hình thành nên những tảng đá giàu magiê ở gần đó, trong khi những tảng đá giàu sắt hình thành ở xa hơn một chút. Trong khi đó, sự kết hợp của magma và nước nóng gây ra những điều kiện rất giống với những điều kiện được tìm thấy trong lớp phủ phụ: nhiều đến mức ngay cả tỷ lệ đồng vị oxy cũng tương tự nhau.

Trong hàng trăm triệu năm lẻ tiếp theo, các vật chất nặng hơn chìm vào trong lớp phủ, trong khi các magma nhẹ hơn di chuyển lên bề mặt. Sự tách biệt này cho phép lớp nhẹ hơn nổi và có thể nổi…cuối cùng tạo thành “lớp vỏ” mà chúng ta quen thuộc ngày nay.

Giai đoạn hai zircon là từ khi lớp vỏ ổn định. Magma từ lớp phủ lan rộng xung quanh lớp vỏ, đó là lý do tại sao các zircon giai đoạn hai hầu hết có giá trị delta-O-18 tương tự như giá trị được tìm thấy trong lớp phủ.

Cuối cùng, trong giai đoạn thứ ba, zircon có tỷ lệ trên lớp phủ. Điều này cho thấy rằng có khá nhiều đá từ bên trên lớp vỏ cơ bản đã được kết hợp với magma bên dưới.

Nền cổ Pilbara kể một câu chuyện thú vị, nhưng điều quan trọng hơn là những nền cổ khác đồng ý. Các nhà địa chất cho chúng tôi biết mô hình tương tự đã được quan sát thấy ở đây cũng có thể được nhận ra ở các nền cổ khác. Về cơ bản, điều này có nghĩa là các vụ nổ thiên thạch chịu trách nhiệm ổn định vùng đất đầu tiên trên Trái đất; rằng mọi lục địa thuộc hành tinh này đều có thể được tạo ra nhờ những tảng đá không gian khổng lồ đâm vào bề mặt của nó.

Chúng tôi hiểu thiên thạch là một lực lượng hủy diệt. Chúng luôn được miêu tả như một thảm họa tận thế. Thiên thạch gây ra vụ nổ; thiên thạch giết chết khủng long; một thiên thạch là lý do khiến mọi người không muốn nhìn lên .

Nhận thức này đúng một phần, nhưng các nền tảng cho chúng ta biết rằng các thiên thạch còn nhiều hơn thế nữa. Giống như bất kỳ lực lượng tự nhiên nào, chúng vừa là người sáng tạo vừa là kẻ hủy diệt; chúng có thể phá vỡ vùng đất quen thuộc của chúng ta, nhưng trước khi phàn nàn về thiên thạch, chúng ta nên nhớ điều này: có lẽ chúng là những người đã ban cho chúng ta vùng đất mà chúng ta đang sống ngay từ đầu.

Trả ít hơn để làm cho ấn bản in của chúng tôi rẻ hơn! Nhiều người đăng ký hơn có nghĩa là chúng tôi có thể giảm chi phí in ấn, giúp Snipette Analog rẻ hơn cho mọi người. Vì vậy, nếu bạn sẵn sàng cam kết một số tiền nhỏ, chúng tôi sẽ đợi cho đến khi chúng tôi thu thập đủ số tiền cam kết rồi bắt đầu in! Tìm hiểu thêm và thêm cam kết của bạn ở đây