Nước không chỉ cần thiết cho sự sống mà còn đóng vai trò quan trọng trong hoạt động địa chất của Trái đất.
Nó giúp "bôi trơn" lớp vỏ vốn chuyển động rất chậm, hỗ trợ các mảng đá trượt qua nhau và duy trì chu trình kiến tạo mảng - quá trình góp phần điều hòa khí hậu theo thời gian địa chất.
Tuy nhiên, nước đã đi vào lớp phủ như thế nào và hiện được lưu giữ ở đâu vẫn là câu hỏi chưa có lời giải rõ ràng.
Một nghiên cứu mới, công bố trên tạp chí Nature Geoscience, cho rằng một phần nước có thể nằm gần ranh giới giữa lớp phủ và lõi ngoài dạng lỏng, kéo dài từ độ sâu khoảng 660km đến gần 2.900km dưới mặt đất.
Nhóm nghiên cứu sử dụng thiết bị tạo áp suất bằng buồng nén kim cương kết hợp laser gia nhiệt: ép mẫu vật cực nhỏ giữa hai đầu kim cương, đồng thời chịu nhiệt độ và áp suất tương tự môi trường sâu trong lòng đất.
Trong các thí nghiệm, nhóm nghiên cứu xác định hai dạng sắt oxyhydroxide trước đây chưa được biết đến, có công thức Fe5O12Hx và Fe7O12Hx. Chúng có thể hình thành và tồn tại trong điều kiện của lớp phủ sâu, đồng thời có khả năng giữ lại lượng nước đáng kể.
Các khoáng chất này vẫn hình thành ngay cả khi vật liệu ban đầu chứa chưa đến 0,1% nước. Điều đó cho thấy chỉ một lượng hydro rất nhỏ cũng có thể giúp ổn định những hợp chất chứa nước.
Các khoáng chất mới đặc biệt bền ở phần thấp nhất của lớp phủ và có mật độ lớn hơn đá xung quanh, theo trang ScienceAlert ngày 15-9.
Vì vậy, chúng có thể đã hình thành khi đại dương magma nguyên thủy của Trái đất nguội đi, sau đó chìm xuống gần ranh giới lớp phủ - lõi.
Nước được giữ trong các khoáng chất này có thể không hoàn toàn bị chôn vùi vĩnh viễn. Khi vật chất chứa nước được dòng đối lưu lớp phủ đưa lên, áp suất giảm có thể khiến khoáng chất mất ổn định và giải phóng nước sang các pha khoáng chất khác.
Một phần nước sau đó có thể trở lại bề mặt thông qua các cột vật chất nóng và hoạt động núi lửa.
Dù vậy, nhóm nghiên cứu tại Đại học Leeds (Anh) chưa xác định được chính xác những khoáng chất mới chứa bao nhiêu nước, chúng phản ứng thế nào tại ranh giới lớp phủ - lõi và nước mất bao lâu để quay lại bề mặt.
Kết quả mới cho thấy chu trình nước của Trái đất có thể kéo dài đến tận rìa lõi, mở thêm hướng nghiên cứu về cách hành tinh này tiếp nhận, lưu giữ và tái phân phối nước trong suốt lịch sử hình thành.
