Các loại khí dễ bay hơi được bảo tồn trong những viên kim cương, được tìm thấy trong đá cổ đại, có tỷ lệ tương tự với tỷ lệ được tìm thấy trong lớp phủ Trái đất ngày nay. Điều này cho thấy không có sự thay đổi cơ bản nào về tỷ lệ các chất bay hơi trong khí quyển trong vài tỷ năm qua. Một trong những điều kiện cơ bản cần thiết để hỗ trợ sự sống, sự hiện diện của các nguyên tố mang lại sự sống, đã xuất hiện ngay sau khi Trái đất hình thành, và vẫn khá ổn định kể từ đó.

Trong công trình nghiên cứu được công bố tại Hội nghị Địa hóa học Goldschmidt, trưởng nhóm nghiên cứu, Tiến sĩ Michael Broadly cho biết: "Tỷ lệ và cấu tạo của các chất bay hơi trong khí quyển phản ánh tỷ lệ được tìm thấy trong lớp phủ Trái đất và chúng tôi không có bằng chứng về sự thay đổi nào kể từ khi những viên kim cương này được hình thành 2,7 tỷ năm trước".

Các chất bay hơi, chẳng hạn như hydro, nitơ, neon và các loại khí có tính cacbon, là các nguyên tố và hợp chất hóa học nhẹ. Chúng có thể dễ dàng bị hóa hơi do nhiệt hoặc thay đổi áp suất. Chúng cần thiết cho sự sống, đặc biệt là cacbon và nitơ. Không phải tất cả các hành tinh đều có nhiều chất bay hơi. Trái đất rất giàu các chất dễ bay hơi, cũng như sao Kim, nhưng sao Hỏa và Mặt trăng đã mất hầu hết các chất dễ bay hơi của chúng vào không gian. Nói chung, một hành tinh có nhiều chất như vậy thì chắc chắn sẽ có cơ hội cho sự sống phát triển. Đó là lý do tại sao phần lớn hoạt động tìm kiếm sự sống trên các hành tinh xung quanh các ngôi sao xa xôi (ngoại hành tinh) tập trung vào việc tìm kiếm các chất bay hơi.

Trên Trái đất, các chất dễ bay hơi chủ yếu là bong bóng từ bên trong hành tinh, và được đưa lên bề mặt thông qua những thứ như núi lửa phun trào. Biết được thời điểm các chất bay hơi đến bầu khí quyển của Trái đất là chìa khóa để hiểu khi nào các điều kiện trên Trái đất phù hợp với nguồn gốc và sự phát triển của sự sống. Nhưng cho đến nay vẫn chưa có cách nào để hiểu được những điều kiện này. Các nhà nghiên cứu Pháp và Canada đã sử dụng kim cương cổ đại như một viên nang thời gian. Dựa vào đó để kiểm tra các điều kiện sâu bên trong lớp phủ của Trái đất trong quá khứ xa xôi. Các nghiên cứu về các khí bị mắc kẹt trong những viên kim cương này cho thấy thành phần dễ bay hơi của lớp phủ chỉ thay đổi rất ít trong 2,7 tỷ năm qua.

Trưởng nhóm nghiên cứu, Michael Broadley (Đại học Lorraine, Pháp) cho biết "Việc nghiên cứu thành phần của lớp phủ hiện đại trên Trái đất tương đối đơn giản. Trung bình lớp phủ ngoài cách bề mặt Trái đất khoảng 30 km. Vì vậy chúng tôi có thể thu thập các mẫu từ núi lửa và nghiên cứu chất lỏng và khí bị mắc kẹt bên trong. Tuy nhiên, sự khuấy động liên tục của vỏ Trái đất thông qua kiến ​​tạo mảng có nghĩa là các mẫu cũ hầu hết đã bị phá hủy. Tuy nhiên, kim cương tương đối không thể phá hủy, chúng là những viên nang thời gian lý tưởng.

"Chúng tôi đã tìm cách nghiên cứu những viên kim cương bị mắc kẹt trong tảng đá 2,7 tỷ năm được bảo tồn ở Wawa, trên Hồ Superior ở Canada. Điều này có nghĩa là những viên kim cương ít nhất cũng có niên đại lâu đời như những tảng đá mà chúng ta tìm thấy. Rất khó để xác định niên đại của kim cương, nhưng có cơ hội để xác định độ tuổi tối thiểu của nó. Những viên kim cương này cực kỳ hiếm và không giống như những viên đá quý đẹp đẽ thường thấy. Chúng tôi đã nung chúng lên hơn 2.000 độ C để chuyển đổi chúng thành than chì, sau đó giải phóng một lượng khí cực nhỏ để đo lường".

Các nhà nghiên cứu đã đo các đồng vị của Helium, Neon và Argon. Họ đã phát hiện rằng chúng có mặt với tỷ lệ tương tự như tỷ lệ được tìm thấy trong lớp phủ Trái đất. Điều này có nghĩa là đã có rất ít thay đổi về tỷ lệ các chất bay hơi nói chung. Sự phân bố của các nguyên tố dễ bay hơi thiết yếu giữa lớp phủ và khí quyển có thể vẫn khá ổn định trong suốt phần lớn sự sống của Trái đất. Lớp phủ là phần giữa vỏ Trái đất và lõi. Nó chiếm khoảng 84% thể tích Trái đất.

Sơ đồ các lớp của Trái đất, cho thấy vị trí của các viên kim cương được hình thành trong Lớp đệm. Ảnh minh hoạ: Pixabay

Tiến sĩ Broadley nói: "Đây là một kết quả đáng ngạc nhiên. Nó nói lên rằng những sự thay đổi biến động xung quanh chúng ta ngày nay không phải là một sự bùng phát gần đây. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng việc cung cấp các điều kiện thích hợp cho sự sống phát triển ít nhất đã tồn tại 2,7 tỷ năm trước. Nhưng những viên kim cương chúng ta sử dụng để thí nghiệm có thể lâu đời hơn nhiều. Do đó, có khả năng những điều kiện này đã được hình thành trước đó ít nhất là 2,7 tỷ năm".

Tiến sĩ Suzette Timmerman (Đại học Alberta, Canada), người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết: "Kim cương là những mẫu độc nhất vô nhị, vì chúng giam giữ chắc chắn các thành phần trong quá trình hình thành. Đặc biệt, kim cương dạng sợi Wawa là một lựa chọn tuyệt vời để nghiên cứu (hơn 2,7 tỷ năm tuổi). Chúng cung cấp những manh mối quan trọng về thành phần biến động trong thời kỳ này. Công trình này là một bước quan trọng để tìm hiểu lớp phủ Trái đất (và bầu khí quyển) trong nửa đầu của lịch sử Trái đất và dẫn đường cho các câu hỏi và nghiên cứu sâu hơn".

Ngọc Mai/Theo Phys.org