Tại khu vực thung lũng tách giãn Kafue ở Zambia, các nhà khoa học vừa phát hiện ra các đồng vị heli sủi bọt qua các suối nước nóng địa nhiệt dường như bắt nguồn từ sâu bên trong lớp phủ của Trái Đất, dấu hiệu sớm cho thấy hoạt động đứt gãy kiến tạo đang diễn ra.
"Các suối nước nóng dọc theo đới đứt gãy Kafue của Zambia mang những đặc trưng của đồng vị heli, chỉ ra rằng chúng có kết nối trực tiếp với lớp phủ của Trái Đất, nằm sâu khoảng 40-160 km dưới bề mặt", nhà địa chất học Mike Daly thuộc Đại học Oxford cho biết.
Có thể xem đây là dấu hiệu tiềm tàng cho thấy một ranh giới mảng kiến tạo mới đang được hình thành. Nói cách khác, mảnh vỏ Trái Đất mà Zambia nằm bên trên đang nứt đôi.
Châu Phi sẽ bị xé toạc
Hàng trăm triệu năm trước, thế giới trông rất khác so với ngày nay. Các lục địa từng gắn kết với nhau thành một siêu lục địa có tên là Pangea, sau đó vỡ ra thành nhiều khối đất liền trôi dạt ra xa nhau khi các mảng kiến tạo của Trái Đất tái sắp xếp bên dưới chúng.
 |
| Sông Zambeze chảy song song với khe nứt Kafue, nơi lớp vỏ Trái Đất đang trồi lên bề mặt. Ảnh: Wikimedia Commons. |
Một trong những quá trình góp phần nhào nặn nên thế giới có thể sinh sống như ngày nay chính là hoạt động kiến tạo.
Sự dịch chuyển của các mảng kiến tạo giúp tái chế các khoáng chất qua lớp vỏ, xáo trộn các lục địa và đại dương, thúc đẩy hoạt động núi lửa và địa nhiệt, đồng thời giúp điều hòa chu trình tuần hoàn carbon dài hạn giữa phần lõi hành tinh, đại dương, khí quyển và các sinh vật sống.
Đặc biệt, lục địa châu Phi từ lâu đã được biết đến là một "điểm nóng" của các đứt gãy. Từ vùng trũng Afar giáp Biển Đỏ, chạy dọc xuống bờ Đông của lục địa này là Đới đứt gãy Đông Phi, nơi mảng kiến tạo Somalia đang dần tách rời khỏi mảng kiến tạo châu Phi.
Trong đó, khe nứt Kafue là một phần của hệ thống đứt gãy kéo dài 2.500 km cắt chéo qua trung tâm châu Phi, và cuối cùng có thể kết nối với sống núi giữa Đại Tây Dương - ranh giới nơi mảng kiến tạo châu Phi tiếp giáp với mảng kiến tạo Nam Mỹ.
Thực tế, các nhà khoa học từng nghi ngờ rằng khu vực này có thể đánh dấu sự khởi đầu của một ranh giới mảng kiến tạo mới khi mảng kiến tạo châu Phi bị nứt làm đôi, nhưng trước đây vẫn còn thiếu bằng chứng thực tế.
"Đứt gãy là một vết nứt lớn trên vỏ Trái Đất gây ra sự sụt lún và hiện tượng trồi lên đàn hồi đi kèm. Một đới đứt gãy có thể trở thành ranh giới mảng kiến tạo, nhưng thông thường, hoạt động của đứt gãy sẽ chấm dứt trước khi đạt đến thời điểm phá vỡ thạch quyển và hình thành ranh giới mảng kiến tạo", ông Daly giải thích thêm.
Quá trình tan vỡ phức tạp
Dưới sự dẫn dắt của nhà địa chất học Rūta Karolytė từ Đại học Oxford, nhóm nghiên cứu đã lấy các mẫu khí sủi bọt qua dòng nước suối nóng ở Zambia, gồm 6 mẫu bên trong khu vực khe nứt Kafue và hai mẫu nằm ngoài ranh giới này.
Họ tìm kiếm những tỷ lệ đồng vị bất thường ám chỉ nguồn gốc từ lớp phủ và thực sự đã tìm thấy bằng chứng thuyết phục. Cụ thể, trong các suối nước nóng tại khu vực đứt gãy, nhóm nghiên cứu phát hiện các đồng vị heli mà theo họ là chỉ ra sự vận chuyển chất lỏng từ vị trí rất sâu bên dưới vỏ Trái Đất.
 |
| Bản đồ thể hiện khe nứt Kafue ở Zambia. Ảnh: ScienceAlert. |
Ngoài các đồng vị heli bất thường, nhóm nghiên cứu còn phát hiện có những dấu hiệu mờ nhạt hơn của carbon dioxide (CO2) có nguồn gốc từ lớp phủ.
Trong các hệ thống đứt gãy phát triển mạnh, CO2 thường trở nên dồi dào hơn khi hoạt động của lớp phủ gia tăng. Ngược lại, các mẫu lấy từ bên ngoài đới đứt gãy chỉ cho thấy những đặc trưng của vỏ Trái Đất bề mặt.
"Dữ liệu thu được hoàn toàn nhất quán với các giai đoạn đầu của quá trình nứt vỡ thạch quyển đang hoạt động, điều này cũng được củng cố bởi các quan sát địa vật lý toàn cầu trước đây", nhóm nghiên cứu viết trong bài báo khoa học.
Nếu sự hình thành của một ranh giới kiến tạo đang bắt đầu khởi động ở trung tâm châu Phi, quá trình này sẽ diễn ra rất chậm chạp. Nhóm nghiên cứu đưa ra dự đoán nó có thể mất tới hàng triệu năm.
 |
| Bản đồ cấu hình mảng kiến tạo hiện tại của Trái Đất. Ảnh: Wikimedia Commons. |
Cụ thể, sự phân tách sẽ xảy ra dọc theo khe nứt Kafue, một phần của đường đứt gãy dài khoảng 2.500 km trải dài từ Tanzania đến Namibia.
“Nhanh nhất có thể xảy ra trong vài triệu năm. Chậm nhất có thể mất 10-20 triệu năm. Phần phía nam của châu Phi sẽ tách rời, nhưng trước đó, bạn sẽ bắt đầu thấy nhiều trận động đất hơn, và một số hoạt động núi lửa với dung nham phun trào. Bạn sẽ bắt đầu thấy những vết nứt sâu, và nước sẽ bắt đầu đọng lại trong đó, vì vậy sẽ có những hồ như ở Đông Phi ngày nay và cuối cùng sẽ có biển”, Daly cho biết.
Tuy nhiên, quá trình này cũng có thể mở ra một nguồn tài nguyên đầy tiềm năng để khai thác, ví dụ như năng lượng địa nhiệt, hay khí hydro và heli.
Zambia sẽ hưởng lợi về kinh tế bằng cách khai thác năng lượng, với các nhà máy địa nhiệt đang được xây dựng trong khu vực. Quốc gia không có biển này thậm chí có thể thu thập khí heli, một loại khí đang có nhu cầu cao và có nhiều ứng dụng trong y học và ngành công nghệ.
Những nhà khoa học tiên phong
"Những nhà khoa học tiên phong" là một cuốn sách thú vị về lịch sử của những phát minh nổi tiếng. Để có được những đóng góp vĩ đại cho nhân loại, các nhà khoa học nổi tiếng đã làm việc với lòng say mê và tinh thần học hỏi không ngừng.
