Bí ẩn 4,5 tỷ năm: Phát hiện ‘thế giới đã mất’ nằm sâu trong lòng Trái Đất

Một nghiên cứu mới đây của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vừa mang đến một phát hiện gây sửng sốt đó là dấu tích của “tiền Trái Đất” tức là những vật chất tồn tại trước khi hành tinh của chúng ta hình thành hoàn chỉnh vẫn được bảo tồn sâu trong lòng đất.

Nicole Nie, trợ lý giáo sư ngành Khoa học Trái Đất và Hành tinh tại MIT, đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu, mô tả đây là “bằng chứng trực tiếp đầu tiên” cho thấy một phần vật chất cổ xưa từ “Trái Đất trước Trái Đất” vẫn tồn tại đến ngày nay. “Điều này thật đáng kinh ngạc”, bà Nie nói. “Chúng tôi từng tin rằng những dấu vết ấy đã bị xóa sổ hoàn toàn sau hàng tỷ năm tiến hóa địa chất”.

Khoảng 4,5 tỷ năm trước, Trái Đất sơ khai hoàn toàn khác với thế giới mà chúng ta đang sống. Khi ấy, hành tinh chưa có khí quyển, chưa có đại dương và không thể duy trì sự sống. Nó chỉ là một khối cầu nóng chảy, sủi bọt, có kích thước khoảng hai phần ba hiện nay và chia sẻ quỹ đạo với một hành tinh song sinh mang tên Theia.

Thế giới nguyên thủy ấy vô cùng khắc nghiệt. Các nguyên tố dễ bay hơi như hydro, carbon hay lưu huỳnh, những thành phần thiết yếu cho sự sống gần như không tồn tại. Bề mặt khi đó là địa ngục của dung nham và đá nóng chảy, nơi bất kỳ dạng sống nào cũng không thể tồn tại.

Rồi một sự kiện định mệnh xảy ra đó là Theia va chạm với Trái Đất sơ khai trong một cú va chạm khổng lồ, đủ mạnh để làm tan chảy và tái cấu trúc toàn bộ hành tinh. Vụ việc được các nhà khoa học gọi là “Vụ Va chạm Lớn” đã phá hủy Theia, khiến phần còn lại của nó hợp nhất với Trái Đất, đồng thời tạo ra Mặt Trăng từ các mảnh vỡ bị văng ra.

Theo nhà khoa học Pascal Kruttasch (Đại học Hoàng gia London), chính vụ va chạm này đã mang đến cho Trái Đất những nguyên tố dễ bay hơi thiết yếu như nước và carbon, nền tảng giúp hành tinh có thể nuôi dưỡng sự sống. Ngay cả từ trường, hoạt động kiến tạo và khả năng giữ nhiệt bên trong Trái Đất ngày nay cũng được cho là hậu quả trực tiếp của cú va chạm đó.

Trong nhiều thập kỷ, giới khoa học tin rằng mọi dấu vết của “tiền Trái Đất” đã bị xóa sạch sau vụ va chạm với Theia. Tuy nhiên, năm 2023, nhóm của Nicole Nie đã vô tình mở ra một chương mới cho câu chuyện này.

Ban đầu, họ không hề có ý định tìm kiếm vật chất cổ xưa. Nhóm chỉ đang phân tích hàng trăm thiên thạch để hiểu rõ hơn quá trình hình thành hệ Mặt Trời. Trong quá trình đó, họ phát hiện hiện tượng “dị thường đồng vị kali” tức tỉ lệ các đồng vị của nguyên tố kali trong một số thiên thạch khác biệt hoàn toàn so với mọi mẫu vật từng được ghi nhận trên Trái Đất.

“Chúng tôi nhận ra rằng kali có thể là ‘dấu ấn nhận dạng’ cho những vật chất từng góp phần hình thành Trái Đất”, Nie cho biết.

Từ manh mối này, nhóm mở rộng nghiên cứu, không phải ra ngoài vũ trụ mà ngay dưới lòng đất. Họ thu thập và phân tích các mẫu đá cổ nhất hành tinh từ Greenland, Canada đến Hawaii nơi hoạt động núi lửa đưa vật chất từ sâu trong lớp phủ lên bề mặt.

Kết quả thật bất ngờ là trong một số mẫu đá, họ phát hiện dấu hiệu đồng vị kali trùng khớp đáng kinh ngạc với các thiên thạch cổ đại được xem là vật liệu gốc của hệ Mặt Trời. Nói cách khác, những mẫu vật này có thể là tàn tích còn sót lại của Trái Đất trước khi diễn ra Vụ Va chạm Lớn.

Để kiểm chứng, các nhà khoa học đã mô phỏng lại hàng tỷ năm biến động địa chất bao gồm năng lượng từ vụ va chạm khổng lồ và các chu kỳ kiến tạo mảng. Sau khi “vượt qua” thử thách thời gian ảo này, thành phần của các mẫu vật gần như trùng khớp với Trái Đất hiện đại, củng cố giả thuyết rằng đây thực sự là tàn tích của thế giới tiền sử.

Nie gọi phát hiện này là “cánh cửa mở ra quá khứ sâu thẳm của hành tinh”. Bà tin rằng đây có thể là lần đầu tiên con người chạm tay vào những mảnh vật chất còn sót lại của Trái Đất nguyên thủy, thứ tồn tại trước cả khi Mặt Trăng ra đời.

Tuy vậy, nghiên cứu này mới chỉ là bước khởi đầu. Những dị thường đồng vị kali trong thiên thạch và trong các mẫu đá Trái Đất không hoàn toàn trùng khớp, cho thấy nguồn gốc hành tinh của chúng ta vẫn còn nhiều bí ẩn chưa được khám phá.

“Các nhà khoa học đã cố gắng tái dựng thành phần ban đầu của Trái Đất bằng cách phân tích các loại thiên thạch khác nhau”, Nie giải thích. “Nhưng kết quả của chúng tôi cho thấy dữ liệu hiện có vẫn chưa đủ để mô tả đầy đủ nguồn gốc thật sự của hành tinh này”.

Phát hiện được công bố trên tạp chí Nature Geoscience không chỉ đặt ra câu hỏi về lịch sử Trái Đất mà còn khiến giới khoa học phải xem xét lại toàn bộ quá trình hình thành của hệ Mặt Trời.

Nếu những mảnh vật chất tiền Trái Đất vẫn tồn tại, điều đó có nghĩa là “ký ức” của hành tinh chưa bao giờ bị xóa bỏ hoàn toàn. Chúng vẫn nằm sâu trong lòng đất, chờ được kể lại câu chuyện 4,5 tỷ năm trước.

Như lời Nicole Nie kết luận: “Chúng ta mới chỉ chạm vào bề mặt của lịch sử Trái Đất. Bên dưới đó, có thể còn vô vàn bí mật mà khoa học hiện nay chỉ vừa bắt đầu khám phá”.