Lục địa đầu tiên của Trái đất đã trồi lên từ biển vào 3,3 tỉ năm trước

Không giống như bất cứ hành tinh nào khác từng được biết đến, Trái đất sở hữu cả các lục địa và đại dương trên bề mặt. Sự xuất hiện của đất liền từ biển nước mênh mông đã ảnh hưởng lớn đến bầu khí quyển Trái đất, đến các đại dương, khí hậu và sự sinh sôi của sự sống. Chẳng hạn, dòng chảy từ các lục địa là nguồn chính của một số chất dinh dưỡng quan trọng cho đại dương, như phốt pho vốn cần thiết để tạo ra DNA và các khối xây dựng sinh học khác.

Priyadarshi Chowdhury, nhà địa chất học tại Đại học Monash ở Melbourne, Australia cho biết: “Việc cung cấp các dưỡng chất thiết yếu này đến các đại dương trên Trái đất từ thuở sơ khai là rất quan trọng trong việc thiết lập và duy trì những dạng sự sống sớm nhất. Sự xuất hiện của những lớp đất đầu tiên vì thế là một sự kiện quan trọng trong lịch sử hành tinh của chúng ta”.

Tuy vậy các nhà khoa học vẫn chưa chắc chắn lục địa ban đầu của Trái đất đã hình thành khi nào và ra sao. Nghiên cứu trước đây cho thấy, quá trình lục địa trồi lên đã bắt đầu gần 2,5 tỉ năm trước và được thúc đẩy bởi quá trình kiến tạo mảng – sự trôi dạt, va đập và chìm xuống của các mảng đá khổng lồ, nay hình thành nên bề mặt Trái đất.

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học tập trung vào Nền cổ Singhbhum (Singhbhum Craton), một mảnh lục địa cổ tạo nên các vùng ở đông Ấn Độ, là nơi có một số loại đất cổ xưa nhất trên Trái đất. Họ đã phân tích các đá núi lửa và đá trầm tích có niên đại từ 3,6 tỉ năm đến 2,8 tỉ năm để giúp mô hình hóa thời gian và cơ chế trồi lên của mảnh lục đia này từ bên dưới bề mặt đại dương.

Nghiên cứu trước đây về sự xuất hiện của lục địa thường tập trung vào những dấu vết mờ nhạt được tìm thấy trong các loại đá ghi lại những thay đổi về hóa học của đại dương toàn cầu do sự xuất hiện và xói mòn của các lục địa.

“Tuy nhiên, do các đại dương quá lớn, có thể mất hàng chục, thậm chí hàng trăm năm để các tính chất hóa học của chúng thay đổi trên quy mô toàn cầu, và được lưu giữ qua các dấu hiệu địa hóa trong những lớp đá được nghiên cứu”, đồng tác giả nghiên cứu Jacob Mulder, nhà địa chất học tại Đại học Queensland, ở Brisbane, Australia, nói.

Trái ngược lại, nghiên cứu mới tập trung vào  các loại đá trầm tích đặc biệt quý hiếm lắng đọng trong các con sông và bãi biển trên đỉnh những miệng núi lửa cổ xưa nhất. Tuổi của các hạt zircon cực nhỏ trong những viên đá cổ đại này “có lẽ là chỉ dấu trực tiếp và rõ ràng nhất về thời gian xuất hiện lục địa ban đầu”, nhà địa chất Chowdhury lưu ý.

Nghiên cứu mới cho thấy các nền cổ của Trái đất (như Nền cổ Singhbhum) bắt đầu xuất hiện cách đây 3,3 tỷ năm, tức là sớm hơn khoảng 750 triệu năm so với mô hình dự đoán trước đây. Thêm vào đó, các nhà nghiên cứu lưu ý rằng các mảng kiến tạo có thể không đóng vai trò chính trong sự gia tăng của các nền cổ này.

Ông Mulder cho biết: “Thay vào đó, các lục địa đầu tiên có thể nhô lên trên mặt nước biển khi chúng bị thổi phồng lên bởi quá trình bơm magma liên tục có nguồn gốc từ sâu trong lòng Trái đất. Các quá trình có khả năng gây ra sự trồi lên của các lục địa đầu tiên hoàn toàn khác với quá trình tạo ra lớp vỏ Trái đất ngày nay."

Ông Chowdhury cho biết: “Sự xuất hiện và phong hóa của các lớp đất sớm nhất trên Trái đất từ 3,3 tỷ đến 3 tỷ năm trước sẽ làm cô lập carbon dioxide (CO2) từ khí quyển và dẫn đến sự nguội lạnh toàn cầu”. Ông bổ sung: “Giả thuyết này được ủng hộ bởi sự xuất hiện đầu tiên của trầm tích băng trong hồ sơ địa chất vào khoảng 3 tỉ năm về trước”.

Ngoài ra, "những thay đổi cơ bản trong môi trường bề mặt Trái đất do sự xuất hiện của lục địa cũng rất quan trọng đối với sự phát triển của một số mỏ quặng quan trọng nhất trên thế giới", theo nhà nghiên cứu Jacob Mulder. 

Ví dụ, các mỏ quặng sắt lớn nhất trên Trái đất được hình thành ở vùng biển nông xung quanh lớp vỏ lục địa mới xuất hiện. Tiến sĩ Mulder cho biết, nghiên cứu của họ sẽ giúp hướng tới việc phát triển thế hệ mô hình tiếp theo để hiểu sự hình thành và vị trí của các mỏ quặng kim loại vốn làm nền tảng cho xã hội hiện đại.

Các nhà khoa học lưu ý rằng họ không thể xác định lục địa sơ khai của Trái đất chứa bao nhiêu đất đá. Theo họ, những ước tính tốt hơn về lượng đất lộ thiên tồn tại cách đây gần 3 tỉ năm “là điều tối quan trọng để hiểu được sự tiến hóa của các chu trình địa hóa khác nhau diễn ra trên Trái đất”.