Theo mô hình truyền thống về cấu trúc Trái đất, những gì xảy ra trong lõi kim loại đặc của hành tinh này chỉ diễn ra bên trong và không ảnh hưởng ra ngoài. Nhưng đá núi lửa từ các đảo ở Hawaii đã cung cấp bằng chứng mạnh nhất từ trước tới nay cho thấy vật chất đang rò rỉ từ lõi Trái đất và được các luồng magma nóng đẩy lên bề mặt.


Hình minh họa. Nguồn: Anadolu via Getty

Các nghiên cứu trước đây xem xét sự phong phú của một số đồng vị (các biến thể của một nguyên tố vì có khối lượng nguyên tử khác nhau) như heli, hydro cũng từng hàm ý rằng một số đá núi lửa chứa vật chất từ lõi Trái đất.

Tuy nhiên, các hàm ý về đồng vị này “không rõ ràng,” theo Matthias Willbold - nhà địa hóa đồng vị tại Đại học Göttingen (Đức) và đồng tác giả nghiên cứu mới nhất. “Heli và hydro không phải nguyên tố đặc trưng của lõi [Trái đất]; chúng cũng có thể đến từ lớp phủ.” Vì thế, nhóm nghiên cứu tập trung vào ruthenium - một kim loại quý hiếm tương tự bạch kim, được biết là tập trung nhiều trong lõi Trái đất. Họ đo lượng các đồng vị ruthenium có khối lượng nguyên tử 100, 101 và 102 trong các mẫu đá từ Hawaii. Đây là nơi lý tưởng để tìm kiếm đá có nguồn gốc từ lớp phủ sâu nhất bởi các đảo Hawaii hình thành từ một ‘điểm nóng’ magma được cho là phun trào từ lớp phủ sâu nhất qua lớp vỏ Trái đất, theo Willbold.

Để có dữ liệu chính xác, Nils Messling - nhà địa hóa tại ĐH Göttingen, một đồng tác giả khác của nghiên cứu, đã cải tiến kỹ thuật để có thể chiết xuất lượng ruthenium rất nhỏ từ các mẫu đá trước khi đưa chúng vào máy khối phổ. Kết quả cho thấy sự đa dạng về các đồng vị của nguyên tốruthenium trong các mẫu đá từ Hawaii khác biệt đáng kể so với các mẫu đá thông thường ở vỏ Trái đất.

Willbold giải thích kết quả này phù hợp với lịch sử địa chất của hành tinh. Lõi Trái đất hình thành hơn bốn tỷ năm trước, trong khi lớp phủ và lớp vỏ chứa nhiều vật chất từ các vụ va chạm thiên thạch muộn hơn. Điều này dẫn đến sự khác biệt về mức độ đa dạng của các đồng vị giữa lõi và lớp phủ cũng như lớp vỏ.

Kết quả cũng chứng minh rằng dòng magma mang vật chất lên bề mặt “phải bắt đầu từ ranh giới giữa lõi và lớp phủ,” theo Willbold.

Các chuyên gia đồng tình rằng bằng chứng rất thuyết phục, nhưng vẫn còn sớm để loại trừ các cách giải thích khác, do đó cần tiếp tục nghiên cứu các mẫu đá từ những điểm nóng núi lửa khác để tìm thêm bằng chứng.

Nghiên cứu được công bố ngày 21/5 trên tạp chí Nature.

Nguồn: