Một kỷ lục khoan sâu vào lớp đá dưới đáy Đại Tây Dương đã mang lại những hiểu biết chưa từng có về cấu trúc bên dưới lớp vỏ Trái Đất. Đây là thành tựu quan trọng từ Dự án Khám phá Đại dương Quốc tế (IODP), mở ra những góc nhìn mới về sự hình thành và tiến hóa của hành tinh chúng ta.
Ảnh mô phỏng tàu khoan JOIDES Resolution đang thực hiện nhiệm vụ khoan sâu dưới đáy đại dương, một phần của dự án IODP, với mục tiêu tìm hiểu cấu trúc vỏ Trái Đất và quyển manti.
Trong quá trình khám phá này, các nhà khoa học đã thu được một mẫu đá serpentine (giống đá cẩm thạch xanh) dài 1.268 mét từ lớp phủ (mantle) của Trái Đất. Lớp phủ nằm giữa lớp vỏ và nhân, chiếm tới hơn 80% khối lượng của hành tinh. Mẫu vật này cung cấp cái nhìn chi tiết và chưa từng có về các quá trình hình thành nên lớp vỏ Trái Đất, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu tạo và động lực học của hành tinh.
Lớp vỏ đại dương, một dạng lớp vỏ hình thành chủ yếu dưới các đại dương, cấu tạo từ đá bazan núi lửa dày đặc. So với lớp vỏ lục địa, lớp vỏ đại dương mỏng hơn và trẻ hơn đáng kể, do quá trình tái tạo liên tục thông qua hoạt động của các mảng kiến tạo. Độ dài (hay độ dày) của lớp vỏ đại dương thay đổi tùy thuộc vào vị trí, nhưng thường dao động từ 5 đến 10 km.
Thông thường, magma phun trào ở đáy đại dương, nhưng tại một số khu vực, đá manti cũng trồi lên và tương tác với nước biển trong quá trình serpentin hóa. Quá trình này làm biến đổi cấu trúc đá, tạo nên vẻ ngoài giống đá cẩm thạch và giải phóng nhiều chất, bao gồm cả hydro.
Tháng 5/2023, tàu JOIDES Resolution đã đến núi Atlantis Massif dưới đáy biển, nằm ở phía tây sống núi giữa Đại Tây Dương. Các nhà nghiên cứu quyết định khoan tại Lost City, khu vực phía nam của sống núi. Ban đầu, họ chỉ dự định khoan sâu 200 mét, nhưng quá trình khoan diễn ra thuận lợi hơn dự kiến, nhanh gấp ba lần so với thông thường, mang lại những mẫu đá hình trụ dài và liền mạch.
Khi phân tích chi tiết cấu trúc đá, các nhà khoa học đã phát hiện ra “các đặc trưng xiên”, một dấu hiệu ủng hộ lý thuyết về cách magma tách khỏi lớp phủ để trở thành một phần của lớp vỏ. Sự xen kẽ giữa đá lớp phủ và các loại đá khác cho thấy ranh giới giữa lớp phủ và lớp vỏ có thể không rõ ràng như các dữ liệu địa chấn thường gợi ý. Việc tập hợp những kết quả này sẽ là chìa khóa để hiểu quá trình hình thành các mảng kiến tạo trong đại dương.
Chuyến thám hiểm này đánh dấu sự nghiệp kéo dài bốn thập kỷ của JOIDES Resolution. Tuy nhiên, do vấn đề tài chính, chương trình này có thể sẽ phải dừng lại, gây ra sự bất định cho tương lai của lĩnh vực nghiên cứu này.
Một trong những thách thức lớn còn lại là khoan xuyên qua lớp bazan và ranh giới giữa lớp vỏ và lớp phủ (Moho) để tiếp cận lớp đá manti nguyên sơ chưa tương tác với nước biển. Thành công bất ngờ tại Lost City là một tín hiệu tích cực cho những nỗ lực trong tương lai, có thể được thực hiện bởi tàu nghiên cứu Chikyu của Nhật Bản.
