ThienNhien.Net – Trong một cuộc khảo sát khu vực dãy núi ngầm Mid- Atlantic Ridge ở phía Nam Đại Tây Dương vào năm 2005, nhà địa hóa học Andrea Koschinsky thuộc đại học Jacobs tại Bremen, Đức và đồng nghiệp đã phát hiện ra một lưu chất kỳ lạ tại các miệng thủy nhiệt mới. Sâu hơn 3m dưới mực nước biển, trên đỉnh của một khối phun trào mắc ma, nó là thứ “nước” nóng nhất được phát hiện trên thế giới. Lưu chất này ở trong trạng thái mà từ trước tới nay chưa hề phát hiện ra trong tự nhiên.
Koschinsky cho rằng vật chất lạ đó là kết hợp giữa một chất khí và một chất lỏng. Nó sẽ cung cấp một cái nhìn sơ lược về cách thức các khoáng chất và khoáng vật như vàng, đồng và sắt từ trong lòng Trái Đất hòa vào nước biển tại các đại dương.
Chất lỏng sôi và bốc hơi khi nhiệt độ và áp suất tăng. Khi hai yếu tố này bị đẩy tới điểm tới hạn thì sẽ có hiện tượng khác thường xảy ra: trạng thái khí và lỏng hòa trộn với nhau thành “siêu tới hạn”, lưu chất này có mật độ phân tử dày đặc hơn chất khí nhưng nhẹ hơn nước thông thường. Trạng thái này đã được tạo ra trong phòng thí nghiệm nhưng cho tới khi Koschinsky phát hiện ra lưu chất “siêu tới hạn” này thì mọi người mới tin là nó có tồn tại trong tự nhiên.
Lưu chất được phun ra từ hai cột khói đen được gọi là Two Boats (Hai chiếc thuyền) và Sisters Peak (Đỉnh chị em).
Các mô hình máy tính cho rằng lưu chất phun ra từ các cột khói đen này đầu tiên thấm qua các vết đứt gãy dưới đáy biển, dần dần xuống sâu hơn và nóng hơn do nó tiếp xúc với mắc ma trong lòng đất. Ở nhiệt độ 4070C và áp suất 300 bar, nước trở thành “siêu tới hạn”.
Bởi vì nước “siêu tới hạn” không đậm đặc bằng nước thông thường, chúng phụt lên từ đáy biển như những “bong bóng” và phun ra ngoài đại dương qua những miệng thủy nhiệt.
Trong chuyến nghiên cứu đầu tiên vào năm 2005, đội nghiên cứu đã nhận thấy rằng nhiệt độ trong những miệng thủy nhiệt ít nhất là 4070C và thậm chí còn đạt tới 4640C trong một khoảng thời gian 20 giây.
Nước “siêu tới hạn” có thể lọc các kim loại cũng như các yếu tố khác từ đá tốt hơn so với chất lỏng và chất khí thông thường. Vàng, đồng, sắt, mangan, lưu huỳnh và rất nhiều các nguyên tố khác thoát ra từ lòng đất khi nước bị đẩy ra từ các cột khói đen.
Các nguyên tố này giúp ích cho các loài sinh vật. Chẳng hạn lưu huỳnh cung cấp năng lượng cho các sinh vật thích nghi với môi trường đáy biển nơi không hề có ánh sáng để tạo ra một chuỗi thức ăn thông thường. Mangan tương tự như vậy cũng được vi khuẩn sử dụng như là một nguồn năng lượng. Sắt cần thiết cho sự phát triển của tất cả các loại sinh vật phù du.
Koschinsky ước tính rằng một nửa lượng mangan và một phần mười lượng sắt tìm thấy trong các đại dương có thể đến từ các miệng thủy nhiệt này. Thế nhưng do các lưu chất siêu tới hạn này không được quan sát trong tự nhiên nên chúng ta biết rất ít về cách thức hoạt động của hiện tượng này.
Theo Margaret Tivey, một nhà địa hóa học tại Viện Hải Dương học Woods Hole (WHOI) tại Massachusetts nói rằng: “Chúng tôi đang tiến hành cải tiến cơ bản các mô hình về sự lưu chuyển của lưu chất và sự chuyển đổi giữa nhiệt độ và khối lượng.”
Do yếu tố điều kiện đáy biển cực kỳ khắc nghiệt, các mô hình máy tính là cách duy nhất để có thể hiểu được các quá trình tách các nguyên tố từ đáy biển tại các miệng thủy nhiệt. Theo như giải thích của Koschinsky thì: “Việc khoan sâu vào các miệng thủy nhiệt vẫn chưa thực hiện được do nhiệt độ ở đây quá nóng khiến cho các thiết bị bị tan chảy và các khớp nối không hoạt động được. Số liệu thu được từ các miệng thủy nhiệt mới sẽ rất có giá trị trong việc đánh giá các mô hình của chúng tôi”.
Theo Dan Fornari, thành viên của WHOI thì khám phá này thực sự có ý nghĩa. Nhiệt độ cao tại những miệng thủy nhiệt trên dãy núi ngầm giữa Đại Tây Dương này là thực sự rất ấn tượng do lớp địa tầng ở đây dịch chuyển rất chậm.
Các lớp địa tầng tại Thái Bình Dương di chuyển nhanh hơn so với Đại Tây Dương, mang mắc ma lại gần hơn phía đáy biển. Vì lý do này, các nhà địa hóa học hy vọng có thể tìm thấy nước biển “siêu tới hạn” ở đây. Do đó, có thể coi vùng phía nam của dãy núi ngầm Mid-Atlantic Ridge này là một khu vực hoạt động của vỏ Trái đất.
Ở Thái Bình Dương, các miệng thủy nhiệt có khuynh hướng nguội đi sau khoảng một năm nhưng trường hợp của Two Boats và Sisters Peak lại không như vậy, chúng vẫn hoạt động kể từ khi trận động đất xảy ra tại khu vực này vào năm 2002. Koschinsky cho rằng “khối mắc ma bên dưới đáy biển phải lớn khủng khiếp”
Colin Devey, thuộc đại học Kiel tại Đức, đồng nghiệp của Koschinsky lại không dám chắc về điều này: “ Có thể giải thích bằng việc có một lượng mắc ma khổng lồ dưới đáy biển nhưng thật khó tin khi sau vài năm nhiệt độ cao vẫn được duy trì tại đây”.
So sánh với hiện tượng các miệng thủy nhiệt ở Thái Bình Dương nguội đi nhanh chóng các nhà khoa học cũng kết luận rằng lớp vỏ Trái Đất ở khu vực khảo sát ít ngấm nước hơn so với Thái Bình Dương.
