Năm 1957, nhà địa chất và hải dương học người Mỹ Marie Tharp đã công bố những bản đồ đầu tiên mô tả đặc điểm cấu trúc của đáy đại dương bao gồm các dãy núi, thung lũng và hố sâu. Công trình nghiên cứu của bà đã thay đổi toàn diện cách mọi người hình dung về đại dương, chiếm gần hai phần ba diện tích bề mặt Trái đất.

Marie Tharp(1920–2006). Ảnh: Theconversation
Marie Tharp(1920–2006). Ảnh: Theconversation

Mặc dù con người đã tiến hành các chuyến thám hiểm đại dương sâu và thu thập mẫu vật dưới đáy biển trong suốt 100 năm qua, chúng ta vẫn biết rất ít về những vùng biển sâu nhất. Tuy nhiên, chúng ta có nhiều lý do quan trọng để tiếp tục nghiên cứu và khám phá chúng.

Hầu hết các trận sóng thần đều bắt nguồn từ những trận động đất lớn xảy ra dưới đáy đại dương. Đáy biển là nơi sinh sống của cá, san hô và các cộng đồng sinh vật phức tạp như vi khuẩn, động vật giáp xác. Địa hình đáy biển chi phối dòng chảy của nước, giúp phân phối nhiệt và điều hòa khí hậu Trái đất.

Cho đến những năm 1950, nhiều nhà khoa học vẫn tin rằng đáy biển là một bề mặt bằng phẳng, không có đặc điểm gì nổi bật. Tuy nhiên, nhà nghiên cứu Marie Tharp đã chứng minh điều ngược lại. Trên thực tế, đáy biển có địa hình gồ ghề với các dãy núi, thung lũng và hố sâu phân bố một cách có hệ thống, không phải ngẫu nhiên.

Tharp sinh ra tại Ypsilanti, bang Michigan (Mỹ) vào năm 1920. Sau khi tốt nghiệp chuyên ngành tiếng Anh và âm nhạc tại Đại học Ohio, bà đã đăng ký vào chương trình đào tạo thạc sĩ của Đại học Michigan, liên quan đến lĩnh vực địa chất và dầu mỏ. Sau khi học xong, bà bắt đầu làm việc tại Đại học Columbia vào năm 1948. Bà đi theo các tàu nghiên cứu địa chất trên biển để hỗ trợ các nghiên cứu sinh.

Tharp đã sử dụng những cuộn giấy dài để vẽ địa hình đáy biển dọc theo một đường thẳng. Bà kẻ các đường vĩ độ và kinh độ, đồng thời đánh dấu vị trí con tàu từng đi qua.Bà ghi lại độ sâu tại mỗi vị trí do thiết bị sonar (định vị và đo khoảng cách bằng âm thanh) trên tàu cung cấp, từ đó phác họa ra hình dạng chi tiết của đáy biển.

Trong quá trình vẽ bản đồ đáy biển theo chiều ngang (từ phía Đông sang phía Tây) ở khu vực Đại Tây Dương, Tharp phát hiện một điều thú vị mà chưa ai từng mô tả trước đó: một khe nứt khổng lồ ở giữa đại dương, rộng vài km. Bà cho rằng đó là một thung lũng tách giãn – một vùng lõm kéo dài từng được biết đến trên đất liền.

Bruce Heezen, trợ lý nghiên cứu của Tharp, đánh dấu vị trí các chấn tâm động đất trên một bản đồ có cùng kích thước và tỷ lệ. Khi so sánh hai bản đồ, Heezen và Tharp nhận thấy các chấn tâm động đất nằm ngay bên trong thung lũng tách giãn.

Những tấm bản đồ của Tharp đóng vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển của thuyết kiến tạo mảng, theo đó các mảng lớn của lớp vỏ Trái đất dịch chuyển và tương tác với nhau để tạo ra động đất và núi lửa trên hành tinh.

Các nhà nghiên cứu trước đó – đặc biệt là nhà khoa học người Đức Alfred Wegener – nhận thấy hình dạng đường bờ biển của châu Phi và Nam Mỹ dường như trùng khớp, tương tự như những mảnh ghép trong trò chơi xếp hình. Vì vậy, Wegener đề xuất giả thuyết cho rằng các lục địa này từng gắn liền với nhau. Tharp đã góp phần củng cố giả thuyết này khi phát hiện những dãy núi và một thung lũng tách giãn ở khu vực trung tâm của Đại Tây Dương, nơi hai lục địa có thể đã bị tách rời và gây ra những trận động đất.

Dựa vào các bản vẽ tay của Tharp, chúng ta dễ dàng hình dung diễn biến của một chuyến đi bộ qua đáy Đại Tây Dương từ New York (Mỹ) đến Lisbon (Bồ Đào Nha). Chúng ta sẽ bắt đầu cuộc hành trình bằng cách đi dọc theo thềm lục địa, sau đó di chuyển xuống đồng bằng vực thẳm Sohm. Trên đường, chúng ta cần né tránh và vượt qua các ngọn núi dưới nước, gọi là núi ngầm. Tiếp đó, chúng ta bắt đầu leo lên sống núi giữa Đại Tây Dương, một dãy núi ngầm chạy dọc theo hướng Bắc-Nam.

Sau khi leo lên đỉnh núi cao 2.500m dưới mực nước biển, chúng ta đi bộ xuống dưới vài trăm mét, băng qua thung lũng tách giãn ở trung tâm và leo lên rìa phía Đông của sườn núi. Chúng ta sẽ di chuyển xuống đáy đại dương một lần nữa trước khi bắt đầu hành trình leo lên thềm lục địa châu Âu để đến Lisbon. Toàn bộ quãng đường đi bộ này khoảng 6.000 km – gần gấp đôi chiều dài của Đường mòn Appalachian ở Mỹ.

Năm 1959, Hiệp hội Địa chất Mỹ xuất bản bài báo “The Floors of the Oceans: I. The North Atlantic” (Đáy Đại Dương: Phần I. Bắc Đại Tây Dương) của tác giả Tharp cùng với hai cộng sự bao gồm Bruce Heezen và Ewing – Giám đốc Đài quan sát Lamont. Bài báo đã giới thiệu các bản vẽ đáy biển do Tharp thực hiện tới cộng đồng khoa học.

Một số nhà khoa học đương thời đánh giá cao công trình này, nhưng nhiều người vẫn không tin tưởng vào kết quả đó. Nguyên nhân là do hầu hết các nhà khoa học trong lĩnh vực nghiên cứu đại dương thời bấy giờ đều là nam giới, và Tharp cũng phải đối mặt với tình trạng phân biệt giới tính.

Nhà thám hiểm biển người Pháp Jacques Cousteau thậm chí đã quyết tâm chứng minh rằng Tharp đã sai. Ông lên tàu nghiên cứu Calypso, cố ý đi qua khu vực giữa Đại Tây Dương và đặt một máy quay phim xuống dưới nước. Thật bất ngờ, đoạn phim cho thấy thung lũng tách giãn thực sự tồn tại, qua đó xác nhận kết quả nghiên cứu của Tharp.

Vậy điều gì đã tạo ra vết nứt khổng lồ ở đáy đại dương? nhà nghiên cứu Hess tại Đại học Princeton đề xuất một số giả thuyết trong bài báo vào năm 1962. Ông cho rằng magma nóng chảy trong lòng đất dâng lên tại vết nứt, nở ra khi nguội và đẩy hai mảng kiến tạo liền kề ra xa nhau. Ý tưởng này là một đóng góp quan trọng cho lý thuyết kiến tạo mảng.

Tharp tiếp tục hợp tác với cộng sự Heezen để vẽ bản đồ đáy đại dương ở nhiều khu vực khác trên thế giới. Công trình của họ bao gồm bản đồ Ấn Độ Dương, xuất bản trên National Geographic vào năm 1967, và bản đồ Đáy Đại dương Thế giới năm 1977 hiện được lưu trữ tại Thư viện Quốc hội Mỹ.

Năm 1978, Tharp được trao huy chương Hubbard, giải thưởng cao nhất của Hiệp hội Địa lý Quốc gia, gia nhập hàng ngũ những nhà thám hiểm đại dương nổi tiếng như Ernest Shackleton và Jane Goodall.

Tharp qua đời vào tháng 8/2006, nhưng di sản của bà vẫn còn sống mãi. Công trình nghiên cứu của bà không chỉ thay đổi biểu biết của chúng ta về đáy đại dương mà còn mở ra những hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực địa chất học và động lực học của Trái đất.

Ngày nay, các tàu thám hiểm lập bản đồ đáy đại dương thông qua một phương pháp gọi là “swath mapping” – đo độ sâu theo một dải rộng thay vì chỉ theo một đường thẳng giống như cách làm của Tharp. Các dải này có thể được ghép lại với nhau nhằm tạo ra một bản đồ đáy biển hoàn chỉnh. Hiện tại, Quỹ Nippon đang hợp tác với tổ chức GEBCO trong một dự án quốc tế để vẽ chi tiết toàn bộ đáy đại dương trên thế giới vào năm 2030.

Nguồn: Theconversation

Bài đăng KH&PT số 1324+1325 (số 52/2024+1/2025)