Một nghiên cứu mới cho thấy rằng có thể có hai đại dương magma được ngăn cách bởi một lớp vật liệu tinh thể trong lớp phủ trong thời kỳ hình thành Trái đất.
Một nhóm các nhà khoa học châu Âu đã thu thập bằng chứng mới về hành vi của đá nóng chảy giàu silic sâu trong nội địa Trái đất. Ở nhiệt độ cao và áp suất mô phỏng trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học đã quan sát những thay đổi cấu trúc trong các nguyên tử silicon ảnh hưởng đến mật độ của vật liệu nóng chảy. Những thay đổi như vậy có thể đã dẫn đến hai đại dương magma cách nhau bởi một lớp vật liệu tinh thể trong lớp phủ trong thời kỳ hình thành sớm của Trái đất. Nghiên cứu được công bố vào ngày 7 tháng 11 năm 2013 trên tạp chí Thiên nhiên.
Trái đất được hình thành khoảng 4,5 tỷ năm trước, và lúc đầu, nó phần lớn được bao phủ trong đá nóng chảy. Dần dần Trái đất nguội dần và một lớp vỏ hình thành. Ngày nay, Trái đất bao gồm một số lớp bao gồm lớp vỏ rắn, lớp phủ tương đối rắn, lõi ngoài lỏng và lõi bên trong rắn.
Cutaway of the Earth cho thấy lớp vỏ, lớp phủ và lõi. Tín dụng hình ảnh: Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley.
Mặc dù các nhà khoa học không thể lấy mẫu từ sâu bên trong Trái đất, nhưng họ có thể tìm hiểu một chút về lớp phủ bằng cách lấy các mẫu đá núi lửa với nhiệt độ và áp suất cao tương tự trong phòng thí nghiệm. Các cơ sở nghiên cứu mới đang cho phép các nghiên cứu này diễn ra ở áp lực cao hơn, nơi đang tạo ra dữ liệu về độ sâu sâu hơn bao giờ hết.
Một nghiên cứu mới đã lấy mẫu bazan giàu silca để tạo áp lực lên tới 60 gigapascal và nhiệt độ lên tới 3000 độ C (5432 độ F). Khi áp suất đạt tới 35 gigapascal (tương đương với khoảng 350.000 lần áp suất khí quyển của chúng ta ở bề mặt), các nguyên tử silicon và oxy được tổ chức lại từ cấu trúc tứ diện với bốn liên kết hóa học thành một cấu trúc nhỏ gọn hơn với sáu liên kết hóa học. Điều này có ảnh hưởng đáng chú ý đến mật độ của vật liệu. Các nhà khoa học cho biết những thay đổi như vậy trong lớp phủ có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc bên trong Trái đất, các nhà khoa học cho biết. Dữ liệu hiện tại cho thấy có thể có hai đại dương magma được ngăn cách bởi một lớp vật liệu tinh thể trong giai đoạn hình thành sớm của Trái đất.
Stishovite, một dạng dày đặc của vật liệu silicat được tìm thấy trong lớp phủ dưới của Earth. Sáu nguyên tử đỏ đại diện cho liên kết oxy với một nguyên tử silicon. Tín dụng hình ảnh: nhà vật liệu.
Chrystele Sanloup, tác giả chính của nghiên cứu, là thành viên nghiên cứu tại Trung tâm khoa học ở điều kiện khắc nghiệt và Trường Vật lý và Thiên văn học tại Đại học Edinburgh, Vương quốc Anh. Cô nhận xét về tầm quan trọng của tác phẩm trong một thông cáo báo chí:
Các phòng thí nghiệm hiện đại giúp các nhà khoa học có thể tái tạo các điều kiện nằm sâu trong lõi Trái đất, và cung cấp cho chúng ta cái nhìn sâu sắc có giá trị về cách vật liệu ứng xử ở các thái cực như vậy. Điều này giúp chúng ta xây dựng dựa trên những gì chúng ta đã biết về cách Trái đất hình thành.
Trung tâm Khoa học ở điều kiện khắc nghiệt (CSEC) là một chương trình nghiên cứu hợp tác được thành lập vào tháng 4 năm 2004. Các nhà nghiên cứu trong chương trình khám phá nhiều chủ đề khoa học tiên tiến bao gồm các sinh vật cực đoan (cực kỳ yêu thích) thích nghi với áp lực cao và làm thế nào nhiều áp lực hình thành băng trên các hành tinh bên ngoài như Thiên vương tinh và Hải vương tinh. Việc phát hiện ra các vật liệu dẫn điện mới có thể được tổng hợp ở áp suất và nhiệt độ cao cũng là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực tại CSEC.
Các nghiên cứu mới được công bố trong Thiên nhiên đã được tiến hành với thiết bị PETRAIII (Positron-Electron Tandem Ring Accelerator III), một nguồn cho bức xạ synchrotron, tại công ty Deutscheches Elektronen-Synchrotron (thường được gọi là DESY) ở Hamburg, Đức. Tài trợ cho nghiên cứu được cung cấp một phần bởi Hội đồng nghiên cứu châu Âu và Bộ giáo dục và nghiên cứu liên bang Đức. Đồng tác giả của nghiên cứu bao gồm James Drewitt, Zuzana Konopkova, Philip Dalladay-Simpson, Donna Morton, Nachiketa Rai, Wim van Westrenen và Wolfgang Morgenroth.
Tóm lại: Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Thiên nhiên vào ngày 7 tháng 11 năm 2013 đã thu được bằng chứng mới về hành vi của đá nóng chảy giàu silic sâu trong nội địa Trái đất. Ở nhiệt độ cao và áp suất mô phỏng trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học đã quan sát sự thay đổi cấu trúc của các nguyên tử silicon ảnh hưởng đến mật độ của vật liệu nóng chảy. Những thay đổi như vậy có thể đã dẫn đến hai đại dương magma được ngăn cách bởi một lớp vật liệu tinh thể trong lớp phủ trong thời kỳ hình thành Trái đất.
Các nhà khoa học phát hiện ra lớp đá nóng chảy hóa lỏng trong lớp phủ Trái đất
Ý tưởng mới về cách hình thành lõi Trái đất