HÀNH TINH SỐNG
Susan Faust/ Jean Zukowski / Tuệ Uyển chuyển ngữ
Susan Faust/ Jean Zukowski / Tuệ Uyển chuyển ngữ
- NHỮNG LỤC ĐỊA TRÔI GIẠT
Một người nhìn bản đồ hàng nghìn lần của thế giới bổng nhiên chú ý vài việc. Những lục địa Nam Mỹ Châu và Phi Châu giống như chúng vừa khớp với nhau, gần như tuyệt hảo. Người ấy để ý rằng Âu Châu và Bắc Mỹ Châu dường như cũng khớp với nhau, mặc dù chúng không gần như Phi Châu và Nam Mỹ Châu. Thực tế, khi người ấy nhìn vào bản đồ, tất cả những lục địa dường như khớp nhau như những mãnh của câu đố cưa lộng khổng lồ - a giant jigsaw puzzle.
Vào những năm 1.500, những nhà làm bản đồ sưu tầm tất cả những dữ kiện vào trong những bản đồ thế giới chính xác đầu tiên một cách hợp lý. Thế là có thể thấy những bờ biển vừa khớp với nhau như thế nào. Đấy là một sự ngẫu nhiên? Hay bản đồ biệu lộ những gì về quá khứ của hành tinh. Không ai có thể luận bàn một phương pháp rõ ràng những mãnh đất khổng lồ này vừa vặn với nhau như một tổng thể hợp nhất. Cũng không ai cống hiến một sự giải thích khoa học – cho đến năm 1912. Trong năm ấy, Alfred Wegener, một nhà địa lý học và khí tượng học người Đức, đã giới thiệu một sự giải thích khả dĩ. Lý thuyết của nhà khoa học trái đất và quán sát thời tiết này được biết như học thuyết về những lục địa trôi giạt.
Ý kiến của Wegener là tất cả đất đai đã từng là một khối duy nhất. Ông ta lập luận rằng khoảng 300 triệu năm về trước, tất cả những lục địa hiện tại đã được kết nối trong một lục địa vĩ đại đơn độc. Wegener đã gọi lục địa vĩ đại này là “Pangaea”, có nghĩa là tất cả đất đai. Trong lục địa vĩ đại này, Nam Mỹ Châu vừa khớp dưới phần “phình ra” của Tây Phi Châu. Bắc Mỹ Châu khớp chung quanh phần “béo phì” của lục địa đó. Á Châu và Âu Châu ở xa về phía Bắc, trong khi Úc Châu và Nam Cực Châu, và tiểu lục địa Ấn Độ thì ở xa về phía Nam. Rồi thì, theo luận thuyết của Wegener, khoảng 200 triệu năm trước đây, một năng lực mầu nhiệm đã tách rời lục địa vĩ đại thành những lục địa riêng rẻ. Ông ta giả thuyết rằng những mãng đất này luôn luôn trôi giạt trên những tầng lớp lõng bên trong của trái đất. Ông ta nghĩ rằng chúng trôi dạt riêng ra đơn thuần như thế. Tầng lớp lõng này được biết như là lớp vỏ phủ “mantle”. Theo Wagener những lục địa bị trôi giạt trên lớp vỏ phủ mantle này giống như lá cây trôi giạt trên dòng nước di chuyển.
Wegener đặt căn cứ học thuyết lục địa trôi giạt trên một số chứng cứ hùng hồn. Và nó giải thích tại sao những lục địa dường như vừa khớp với nhau. Tuy thế, hầu hết những nhà khoa học thời ấy đã nghĩ học thuyết của Wegener là buồn cười. Chứng cứ như những bờ biển vừa khớp và sự cấu tạo những loại đá để hổ trợ cho học thuyết vẫn chưa đầy đủ. Năng lực nào đã có thể tách rời lục địa vĩ đại Pangaea thành những lục địa riêng rẻ và rồi thì chi chuyển chúng đi? Mặc dù thiếu sót, nhưng học thuyết Wegener thì quan trọng; những nhà khoa học ngày nay chấp nhận một số ý kiến căn bản của ông như thực tế. Những ý kiến này là một phần của bộ phận kiến thức gọi là thuyết kiến tạo học. Biết về thuyết kiến tạo học là thiết yếu để hiểu phương cách mà những khoa học gia hiện đại nghĩ về trái đất.
Một phần rất rộng lớn của chứng cứ hổ trợ cho ý tưởng về thuật kiến tạo đĩa. Một số chứng cứ mới đây nhất và thuyết phục nhất là việc đo lường thực tế những chuyển động đĩa. Tuy nhiên, đã từ lâu, trước khi bất cứ ai đấy phát triển kỷ thuật để tiến hành những sự đo lường như thế, những khoa học gia đã so sánh những mẫu đá từ những lớp đá trên những bờ biển của những lục địa riêng rẻ một cách rộng lớn. Họ thấy rằng một số những lớp đá này rất giống nhau, theo cách ấy ủng hộ ý kiến về sự di chuyển của những lục địa. Những nhà khoa học so sánh và thử nghiệm những loại đá, sự kết hợp của những lớp đá, và từ tính trong đá.
Những di chỉ hóa đá của thực vật và động vật cũng hổ trợ ý tưởng là những lục địa di chuyển. Thí dụ, di tích hóa đá của một loại bò sát rất lớn được tìm thấy cả ở Phi Châu và Nam Mỹ Châu. Loại bò sát này không có thể bơi ngang qua Đại Tây Dương. Những địa điểm của những di chỉ loài bò sát hóa đá và những di tích hóa đá của nhiều loại sinh vật khác, vì thế, cống hiến những sự ủng hộ giá trị đến cơ sở nhận thức về thuật kiến tạo đĩa. Sự khám phá than đá ở Bắc Cực và Nam Cực, và những khu vực rất lạnh khác cũng đã giúp chứng minh ý tưởng về thuyết kiến tạo học. Than đá hiện diện trong những vùng rất lạnh như Nam Cực và Bắc Cực chứng tỏ rằng những lục địa này đã di chuyển từ một vùng khí hậu này đến vùng khí hậu kia. Than đá phát sinh từ những vật sống, một cách chính yếu từ thực vật. Một khu rừng phong phú dày đặc – là những gì than đá được hình thành từ đấy – không thể phát triển trong vùng Bắc Cực lạnh giá ngày nay. Những khoa học gia có quá nhiều chứng cứ hổ trợ cho thuật kiến tạo rằng học thuyết bây giờ được chấp nhận như một thực tế.
- ĐIỀU GÌ LÀM NÊN HÀNH TINH SỐNG CỦA CHÚNG TA
Trái đất là một hành tinh hành hoạt sống động [“sống”], và đôi khi là một nơi nguy hiểm để sống. Tuy thế, trái đất phải thay đổi để duy trì sự sống. Không giống như những hành tinh khác trong gia đình thái dương hệ, trái đất chúng ta đang tự làm mới, từ trong ra ngoài. Những nhà khoa học địa cầu đồng ý rằng trái đất được tạo thành bằng những lớp địa tầng. Lớp trong cùng , phần lõi,là nóng nhất và đặc. Nó bao gồm những kim loại nặng như sắt (Fe) và kền (nickel-Ni). Một số kim loại nặng khác như uranium (U) cũng hiện diện. Sự phân rã những nguyên tố như uranium, đang biến chuyển một cách chậm chạp thành chì (Pb) là nguyên nhân tạo nên nhiệt độ cao của phần lõi trái đất.
Không ai có thể hoàn toàn chắc chắn tại sao những đĩa này di chuyển. Giải thích thông thường nhất của những nhà địa chất học hiện tại là những dòng đối lưu trong nham thạch nóng chảy-magma của lớp vỏ phủ-mantle là nguyên nhân. Một dòng đối lưu là vận chuyển vòng tròn, như đường xoày ốc. Nó đưa những vật chất nóng lên và những vật chất nguội xuống trong những vòng tuần hoàn liên tục. Những vòng đối lưu của không khí là quen thuộc: khí nóng đi lên và khí lạnh rơi xuống. Những vòng đối lưu đưa nham thạch magma nóng lên phía trên và đôi khi qua lớp vỏ cứng của trái đất. Như những luồng chuyển vận phía dưới lớp vỏ cứng crust của bề mặt trái đất , nham thạch magma và những mãng di động trên nó cũng di chuyển. Thí dụ, Mãng Bắc Mỹ đang di chuyển về phía tây với tốc độ 2,5 cm một năm. Điều ấy cũng như sự mọc móng chân trong một năm. Một dòng đối lưu khổng lồ chắc chắn đang là nguyên nhân cho sự đều đặn này, sự chuyển động có thể đoán được.
Bất chấp nguyên nhân, không nghi ngờ rằng những mãng của trái đất đang di chuyển. Đôi khi hai hay nhiều mãng hơn di chuyển ngược chiều và đụng vào nhau. Trên bờ biển phía Tây của Hoa Kỳ, thí dụ, có những vị trí nơi mà những mãng Thái Bình Dương nặng hơn bị đẩy nằm dưới những mãng nhẹ hơn của Bắc và Nam Mỹ một cách chậm chạp. Tiến trình này gọi là sự rút giảm (subduction). Những cạnh của mãng Thái Bình Dương đi xuống đủ xa để tiến vào vùng nhiệt độ rất cao. Những cạnh này bị nóng chảy trong nhiệt độ cao này và trở thành nham thạch nóng chảy hay magma, lại trở thành bộ phận của lớp vỏ phủ mantle bên trong. Mãng Thái Bình Dương đang được tái tạo tuần hoàn. Nó cũng đang trở nên nhỏ hơn. Những núi lửa là bình thường trong những vùng bị rút giảm bởi vì một số nham thạch nóng chảy-magma từ lớp vỏ phủ-mantle bên trong vọt lên bể mặt trái đất. Nhiều núi lửa dọc theo bờ biển phía Tây của lục địa Mỹ Châu là thí dụ của những núi lửa trong vùng rút giảm (hay vòng đai núi lửa).
Những nhà địa chất học biết rằng những mãng ở dưới nước hoạt động khác hơn những lục địa. Khi những mãng của lục địa chạm vào nhau, sự rút giảm kết quả không giống nhau. Bởi vì những mãng này di chuyển một cách chậm chạp, sức ép tạo nên một cách chậm chạp dọc theo những cạnh của chúng. Vì thế khi đất của một mãng đẩy chống lại đất một mãng khác, những dãy núi đã được hình thành. Tiến trình kết quả hình thành nên rặng Hy Mã Lạp Sơn đã bắt đầu hàng triệu năm về trước.
Trong những vùng nơi mà nham thạch nóng chảy-magma đang di chuyển lên phía trên, đôi khi xuyên thủng qua lớp vỏ cứng-crust. Trên bề mặt của trái đất, nham thạch nóng chảy-magma gọi là phún thạch-lava. Dung dịch đá nóng chảy này không chừng lên đến lớp vỏ cứng crust trên mặt tất cả hình thành dãy núi trải dài 6.400 km (4.000 mile) được gọi là Rặng Núi Giữa Đại Dương (Mid-Ocean Ridge). Hầu hết dãy núi này ở dưới Đại Tây Dương, nhưng những nhà địa chất học có thể quán sát hoạt động của phún thạch-lava và đo lường nó với những dụng cụ phức tạp dưới nước. Điều này làm nứt nẻ trên lớp vỏ cứng-crust và ranh giới giữa những mãng hay đĩa. Những mãng di chuyển thành từng phần tại những làn nứt nẻ (rift). Lớp vỏ cứng mới (crust) đang hình thành tại Rặng Núi Giữa Đại Dương (Mid-Ocean Ridge cũng gọi là Mid-Atlantic Rift). Nói cách khác, Mãng Đại Tây Dương đang rộng lớn hơn. Nham thạch nóng chảy-magma từ lớp vỏ phủ-mantle xuất hiện từ làn nứt lên phía trên lớp vỏ cứng-crust như phún thạch-lava. Nó nguội và cứng trên lớp vỏ cứng mới. Hoạt động này tại Rặng Núi Giữa Đại Dương được gọi là sự mở rộng đáy biển (seafloor spreading). Sự mở rộng đáy biển đã tách rời Mỹ Châu và Phi Châu. Hai lục địa này đang di chuyển tách rời nhau khoảng 150 triệu năm.
Một số mãng trượt qua hay va chạm một mãng khác. Nơi mà sự va chạm này xảy ra được gọi là phay biến đổi (a transform fault). Mặc dù hai mãng không thật sự đụng nhau tại phay biến đổi, nhưng động lực mà chúng vượt qua một mãng khác làm náo động lớp vỏ cứng trên bề mặt của cả hai mãng. Động đất thường xảy ra trong những vùng phay biến đổi. Thí dụ, Nhật Bản nằm trên khu vực phay biến đổi nới mà mãng Á-Âu (Eurasian) và mãng Phi Luật Tân trượt vào nhau. Sự chuyển động của hai mãng này đã tạo nên vô số vụ động đất tàn phá ở Nhật Bản.
Trái đất nóng và đôi khi là một nơi nguy hiểm. Tuy nhiên, chuyển động của những mãng làm mới mặt đất và tái tạo những nguyên tố. Nếu những mãng của trái đất đã không trượt vào nhau, trái đất không thể tự làm mới. Điều ấy có nghĩa là một hành tinh chết.
- MỘT HÀNH TINH ĐU ĐƯA, LĂN TRÒN VÀ SỐNG
Nếu đời sống chọn một hành tinh để hiện hữu, tại sao nó lại chọn một hành tinh mà có những biến động đột ngột của động đất? Có những hành tinh khác trong vũ trụ. Tại sao là một nơi bạo động như trái đất với con người? Những nhà khoa học bây giờ tin rằng những cuộc động đất rung chuyển hành tinh này có thể là một phần của tiến trình đã duy trì sự sống trên trái đất. Họ nghĩ rằng, những cuộc động đất có thể là một khía cạnh của hệ thống tuần hoàn rộng lớn của hành tinh.
Trái đất là một hành tinh sống với một hệ thống của đời sống được đặt trên carbon, oxygen, và hydrogen. Những sinh vật sống - động vật và thực vật- được làm từ nhiều nhân tố, nhưng hầu hết là carbon, oxygen, và hydrogen. Xa hơn thế, tất cả những sinh vật, hoặc là tiêu dùng hay thải ra oxygen hay carbon dioxide (thán khí-CO2). Thế cho nên truy tìm hay theo dõi cội nguồn của carbon, oxygen, và hydrogen có thể cho những nhà khoa học những bằng chứng về nguyên nhân làm thế nào để một hành tinh duy trì sự sống.
Đấy là làm thế nào để trái đất hoạt động: "bộ máy" cung cấp nhiệt lượng từ trung tâm trái đất tạo nên một khối năng lượng khổng lồ. Năng lượng hay nhiệt lượng từ sức nóng này, chất lõng ở trung tâm trái đất phát sinh qua lớp nham thạch nóng chảy-mantle, nơi sự phân rả phóng xạ tăng thêm nhiệt lượng. Chất nóng đi lên và chất nguội chìm xuống tạo một dòng những đối lưu khổng lồ- bời vì chúng đang di chuyển qua chất lõng đậm đặc (đá nóng chảy) hay những vật chất (đá) gần như rắn đặc trong lớp phủ-mantle, dường như rất chậm- chỉ vài phân (cm) một năm. Tuy thế, nếu chúng ta có thể tăng tốc thời gian, vì vậy, một triệu năm là một trăm năm, dường như rằng trái đất này đang sôi sục một cách dịu dàng, như nước trong ấm.
Để đặt những con số này trong một viễn tượng, chúng ta cần biết số tuổi của trái đất và lớp v-crust trái đất là bao nhiêu. Những nhà địa chất học có thể nói với chúng ta: trái đất khoảng 4.500.000.000 tuổi (4,5 tỉ năm). Lớp vỏ của đại dương hiện tại khoảng 200.000.000 tuổi (200 triệu năm). Nói cách khác, những gì chúng ta có thể thấy ở lớp vỏ-crust hiện tại của trái đất là kết quả của 5% tất cả những hoạt động "sống" gần đây nhất của trái đất. Điều ấy có nghĩa là 95% lịch sử của trái đất không là chứng cớ của hình dáng trái đất hiện tại.
Trái đất đang thay đổi một cách liên tục và trình tự. Hầu hết những sự thay đổi xảy ra dưới lòng đại dương. Lớp vỏ mới nhất đang hình thành nơi những mãng (đĩa) tách rời nhau - thí dụ, tại “rặng núi Giữa Đại Tây Dương” . Đáy đại dương đang mở rộng bởi vì nham thạch nóng chảy-magma phụt lên trên bề mặt và nguội thành đá. Lớp đá mới bị đẩy qua một bên bởi những thành phần nham thạch-magma phun ra nhiều hơn, điều ấy làm cho những mãng (đĩa) đại dương rộng hơn. Nơi những mãng đại dương lớn lên gặp những mãng lục địa, động đất thường xảy ra hơn. Những mãng đại dương chui dưới những mãng lục địa nhẹ hơn (seduction), trở lại thành những mãng vật chất của bề mặt của lớp phủ-mantle. Những mãng đi xuống cũng làm thành những thung lũng sâu (những rãnh đại dương) và đẩy lên những núi lửa trên đất liền.
Điều quan trọng đến đời sống trên mặt đất là những vật chất bể mặt trên những mãng đi xuống trở lại lớp phủ-mantle. Khi những khoa học gia truy tìm carbon, oxgygen, và hydrogen phía ngoài, họ thấy hệ thống làm việc như thế nào. Khí quyển hình thành bởi nhiều loại khí, một trong những loại khí này , oxygen (rất cần thiết cho sự sống), phối hợp với carbon trở thành thán khí-carbon dioxide- CO2 bất khi nào sự đốt cháy của bất cứ loại nào xảy ra. Một cách kỷ thuật, khi thở, con người “đốt” thực phẩm bằng việc dùng oxygen cho năng lượng, giống như gỗ hay dầu hay xăng đốt cháy cũng biến oxygen thành phần oxide của carbon dioxide. Những núi lửa cũng thải ra một lượng lớn thán khí-carbon dioxide- CO2 – không mùi, không màu. Thực vật, cây cỏ lấy đi một số CO2 từ khí quyển trong tiến trình hình thành diệp lục tố. Tuy nhiên, nhiều CO2 hơn được lấy đi bởi tiến trình hóa học trong biển. Gió thổi sóng biển lên; chúng dường như vươn lên và hòa tan khí thán khí-carbon dioxide- CO2 (và trong những phần khác của không khí) vào trong nước. Một số sự hòa tan CO2 phối hợp với những thành phần của nước để thành carbonate (CO3). Carbonate phối hợp với những thành phần khác để hình thành những loại đá như đá phấn, cẩm thạch, và đá vôi. Những chất này kết tủa (trở nên những thành phần như bột rắn và rơi xuống đáy) và hình thành những loại đá carbonate kết tủa dưới đáy biển. Một số CO2 được xử dụng bởi những thực động vật tí hon của đại dương và biển. Những thực vật và động vật này sinh trưởng đời sống của chúng trong nước biển, rồi thì chúng chết và rơi xuống đáy đại dương. Những lớp hợp chất carbonate nằm dưới sức nặng của nước biển và hình thành đá. Khi những mãng (đĩa) của đại dương chìm xuống, lớp carbonate đi vào lại lớp phủ-mantle, lấy đi CO2 từ lớp vỏ-crust và đưa nó lại lớp phủ-mantle.
Nếu không có động đất (và vì thế không có những mãng chím xuống- không có những đĩa bị đè xuống bởi những đĩa khác-subduction- làm nguyên nhân cho động đất), sự tập trung CO2 trên trái đất sẽ nhanh chóng làm thí hậu rất nóng cho thực vật và động vật sống ở đây. Những mãng(đĩa) bị đè xuống bởi những mãng(đĩa) khác-subduction, một tiến trình cũng làm nguyên nhân cho động đất, làm giảm bớt CO2 trên mặt. Vì những lý do này, những nhà địa chất học nghĩ về khía cạnh động đất phát sinh của kiến tạo học như một phần quan trọng cảu sự tuần hoàn đời sống trên hành tinh. Nói cách khác, động đất là một phần của phương cách mà hành tinh duy trì sự sống của nó.
---
LIVING PLANET
Susan Faust/ Jean Zukowski
Tuệ Uyển chuyển ngữ
Susan Faust/ Jean Zukowski / Tuệ Uyển chuyển ngữ
30 tháng 04 năm 2009
No comments:
Post a Comment