‘Hố trọng lực’ kỳ bí ở Ấn Độ Dương

“Hố trọng lực” bí ẩn này từng gây khó cho các nhà địa chất trong một thời gian dài. Nhưng mới đây, các nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học Ấn Độ ở Bengaluru (Ấn Độ) đã tìm ra lời giải thích cho sự hình thành của nó. Đó là do những dòng dung nham nóng chảy (magma) hình thành từ trong lòng Trái đất tạo ra.

Để đi đến kết luận này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng máy tính mô phỏng lại sự hình thành của khu vực này vào thời điểm 140 triệu năm trước. Nhóm trình bày phát hiện này trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Geophysical Research Letters, trong đó nhắc tới một đại dương cổ đại nay đã không còn tồn tại.

Đại dương cổ biến mất

Mọi người thường nghĩ rằng Trái đất giống như một quả cầu hoàn hảo, tuy nhiên thực tế lại khác hẳn.

Đồng tác giả nghiên cứu, bà Attreyee Ghosh, nhà địa vật lý và phó giáo sư tại Trung tâm Khoa học Trái đất thuộc Viện Khoa học Ấn Độ cho biết: “Trái đất về cơ bản giống như một củ khoai tây sần sùi. Nó không phải là hình cầu, mà là hình elip, bởi vì khi hành tinh quay, phần giữa của nó phình ra ngoài”.

Trái đất không đồng nhất về mật độ và tính chất, có một số khu vực dày hơn những khu vực khác - điều này ảnh hưởng đáng kể đến bề mặt Trái đất và lực hấp dẫn khác nhau của Trái đất lên các điểm này.

Bà Ghosh giải thích, giả sử bề mặt Trái đất được phủ kín hoàn toàn bằng nước, trường hấp dẫn của hành tinh sẽ tạo ra những chỗ phình lên và những chỗ lõm xuống trên bề mặt đại dương tưởng tượng này. Những chỗ lồi và lõm trên bề mặt đại dương được gọi là geoid. Geoid là hình dạng bề mặt của đại dương giả định khi chỉ có ảnh hưởng của tương tác hấp dẫn của Trái đất và sự tự quay, mà không có những ảnh hưởng khác như thủy triều và gió. Các geoid có độ cao, thấp không đều nhau.

“Hố trọng lực” ở Ấn Độ Dương - tên chính thức là vùng trũng Geoid Ấn Độ Dương - vốn là điểm thấp nhất, cũng là điểm dị thường nhất trong vùng geoid đó. Nó tạo thành một vùng trũng hình tròn bắt đầu ngay ngoài mũi đất phía Nam của Ấn Độ và bao phủ khoảng 3 triệu km2. Sự tồn tại của “hố” này được nhà địa vật lý Felix Andries Vening Meinesz người Hà Lan phát hiện lần đầu tiên vào năm 1948, trong một cuộc khảo sát trọng lực từ một con tàu. Từ đó đến nay, “hố trọng lực” vẫn được coi là bí ẩn.

“Đây là nơi có geoid thấp nhất trên Trái đất và vẫn chưa được giải thích chính xác”, bà Ghosh nói.

Để tìm ra câu trả lời, bà và nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình máy tính mô phỏng lại khu vực này vào 140 triệu năm trước, nhằm quan sát bức tranh toàn cảnh về mặt địa chất. Từ điểm xuất phát đó, nhóm đã thực hiện 19 cuộc mô phỏng, tái tạo sự dịch chuyển của các mảng kiến tạo và những thay đổi của lớp đá nóng chảy trong lòng Trái đất trong 140 triệu năm qua.

Họ so sánh hình dạng của geoid thu được từ các mô phỏng trên máy tính với geoid thực sự của Trái đất thu được bằng các quan sát từ vệ tinh.

Tương lai chưa xác định

Yếu tố phân biệt các mô hình mô phỏng này là sự hiện diện của các dòng dung nham nóng chảy xung quanh vùng geoid thấp, cùng với cấu trúc lớp phủ ở vùng lân cận, chúng được cho là nguyên nhân hình thành “hố trọng lực”, bà Ghosh giải thích.

Các mô phỏng này được nhóm nghiên cứu cho chạy trên máy tính với các tham số khác nhau về mật độ của dòng chảy dung nham. Đáng chú ý là, ở những mô phỏng không có các đám khói do dòng chảy dung nham tạo ra, vùng geoid thấp không hình thành.

Những dòng chảy dung nham này bắt nguồn từ sự biến mất của một đại dương cổ đại khi vùng đất Ấn Độ trôi dạt và cuối cùng là va chạm với lục địa châu Á hàng chục triệu năm trước.

“140 triệu năm trước, vùng đất Ấn Độ nằm ở vị trí hoàn toàn khác ngày nay, và có một đại dương cổ đại nằm giữa Ấn Độ và châu Á. Mảnh đất Ấn Độ sau đó bắt đầu dịch chuyển dần về phía Bắc khiến đại dương cổ đại đó biến mất và khoảng cách giữa Ấn Độ và châu Á được thu hẹp lại”, bà cho biết.

Khi đại dương cổ đại chìm xuống bên trong lớp phủ vỏ Trái đất, nó có thể đã thúc đẩy sự hình thành các đám khói nóng, đưa vật chất có mật độ thấp lên đến gần bề mặt Trái đất hơn.

Theo tính toán của nhóm nghiên cứu, vùng geoid thấp này đã được hình thành khoảng 20 triệu năm trước. Thật khó để nói liệu nó sẽ biến mất hay sẽ dịch chuyển đi chỗ khác trong tương lai.

Bà Ghosh nhận định: “Tất cả điều đó phụ thuộc vào cách những vùng dị thường này di chuyển trên Trái đất. Có thể nó sẽ tồn tại trong một thời gian rất dài. Nhưng cũng có thể, chuyển động của các mảng kiến tạo vỏ Trái đất sẽ tác động khiến nó biến mất trong vài trăm triệu năm nữa”.

Ông Huw Davies, giáo sư tại Trường khoa học Trái đất và môi trường tại Đại học Cardiff (Anh), người không tham gia vào cuộc nghiên cứu, cho biết điều này “rất thú vị và sẽ khuyến khích những nghiên cứu sâu hơn về chủ đề này”.

Theo Tiến sĩ Alessandro Forte, giáo sư địa chất tại Đại học Florida ở Gainesville (Mỹ), có lý do chính đáng để thực hiện các mô phỏng trên máy tính nhằm xác định nguồn gốc của vùng geoid thấp trên Ấn Độ Dương. Ông đánh giá đây là một bước tiến mới. “Các nghiên cứu trước đây chỉ mô phỏng sự chìm xuống của các vật chất lạnh trong lòng Trái đất, chứ không mô phỏng các vật chất nóng nổi lên trên bề mặt hành tinh”.