Đào sâu gần 3 km dưới mỏ vàng, chuyên gia tìm thấy ‘kho báu’ 1,2 tỷ năm tuổi: Cực hiếm!

Theo các chuyên gia, “ kho báu” ở độ sâu gần 3 km bên dưới mỏ vàng ở Nam Phi có nồng độ nguyên tố phóng xạ cao chưa từng thấy.

Theo đó, ở độ sâu gần 3 km dưới mỏ vàng và uranium có tên là Moab Khotsong tại Nam Phi, một nhóm nghiên cứu đã tìm thấy nước ít nhất khoảng 1,2 tỷ năm tuổi. Đặc biệt, nguồn nước này còn có nồng độ các nguyên tố phóng xạ cao chưa từng thấy. Phát hiện này được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Nguồn nước lâu đời này vẫn có chứa các yếu tố cho phép sự sống tồn tại mà không cần tiếp cận với năng lượng Mặt Trời.

Mặt Trời vẫn là nguồn năng lượng tối thượng đối với hầu hết các loài sinh vật. Thế nhưng trên thực tế, có nhiều dạng sống tồn tại mà không cần tới ánh sáng Mặt Trời trực tiếp, chẳng hạn như các vi sinh vật sống nhờ vào năng lượng ở sâu bên dưới lòng đất.

Tiến sĩ Oliver Warr tại ĐH Toronto (Canada) và các đồng nghiệp tìm thấy nguồn nước 1,2 tỷ năm tuổi ở trong các khối đá kết tinh nơi độ sâu tới 2,9 km dưới bề mặt. Các chuyên gia lưu ý rằng những tảng đá này ước tính bao phủ tới 72% vỏ Trái Đất (theo diện tích bề mặt) và chúng có thể chiếm tới 30% lượng nước ngầm của hành tinh xanh.

Phản ứng giữa nước và một số loại đá đã tạo ra khí hydro ở đây. Dù sản xuất chậm trên một diện tích rộng lớn như vậy, nhưng phản ứng trên có thể tạo ra một lượng khí khổng lồ theo thời gian. Đây chính là nguồn cung cấp năng lượng cho vi khuẩn hoặc con người nếu chúng ta khai thác.

Nhà nghiên cứu Oliver Warr thu thập mẫu ở Moab Khotsong, Nam Phi. Ảnh: Oliver Warr

Theo các chuyên gia, một số hydro phản ứng với carbon để tạo ra metan và các hydrocarbon phức tạp hơn. Điều này tạo điều kiện mở rộng phạm vi vi sinh vật có thể được hỗ trợ. Trong khi đó, sự phân rã phóng xạ của các đồng vị không ổn định sẽ tạo ra những hạt alpha.

Đặc biệt uranium, thorium và kali ở trong các tảng đá xung quanh sẽ phân hủy để tạo ra các nguyên tố nhẹ hơn, trong đó bao gồm những khí quý như helium, neon và argon. Theo thời gian, nồng độ của những khí này tích tụ theo thời gian và cung cấp thước đo tuổi của nguồn nước mà chúng bị giữ lại.

Uranium và các nguyên tố phóng xạ khác xuất hiện tự nhiên trong đá chủ yếu ở các mỏ khoáng và quặng. Những nguyên tố này nắm giữ thông tin mới về vai trò của nước ngầm như một nguồn cung cấp năng lượng cho các nhóm vi sinh vật được phát hiện trước đây ở sâu bên dưới bề mặt của Trái Đất.

Tiến sĩ Oliver Warr cho biết: “Hãy coi nguồn nước này như một chiếc hộp Pandora có chứa năng lượng sản xuất ra helium và hydro. Đây là một chiếc hộp mà chúng ta có thể học cách khai thác vì lợi ích của sinh quyển trên quy mô toàn cầu”.

Các chuyên gia nhận định, những nghiên cứu trong tương lai không chỉ tiết lộ một hệ sinh thái xa lạ mà còn có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc cho sự sống ở nơi có nhiều nước nhưng không có ánh sáng Mặt Trời. Đồng thời, những phân tích thông tin từ nguồn nước cổ xưa này có thể cho biết về năng lượng nào có thể thu được từ nguồn năng lượng phóng xạ ở trên các hành tinh như Sao Hỏa, Mặt Trăng…

Moab Khotsong là mỏ nước ngầm thứ 2 được phát hiện có tuổi đời hơn 1 tỷ năm ở độ sâu khoảng 3 km. Nhưng có một điểm khác biệt quan trọng giữa mỏ nước ngầm này với mỏ Kidd Creek (ít nhất 2 tỷ năm tuổi) tại Canada được phát hiện vào năm 2016.

Đó là nước ngầm ở mỏ Kidd Creek bị cô lập hoàn toàn, trong khi tại mỏ Moab Khotsong, nước tuy cũng không thể thoát ra nhưng lại có chứa các khí quý nhẹ hơn nên đã thoát ra ngoài bằng cách khuếch tán qua các tảng đá. Chính đặc điểm này đã dẫn tới sự khác biệt về nồng độ các nguyên tố giữa 2 mỏ nước ngầm.

Nguồn nước ngầm lâu đời nhất thế giới: Ít nhất 2 tỷ năm tuổi

Trước đó, vào năm 2013, các nhà khoa học tìm thấy nước ngầm có niên đại ước tính 1,5 tỷ năm ở độ sâu khoảng 2,4 km trong một mỏ tại Ontario, Canada. Tuy nhiên, kỷ lục này đã bị xô đổ bởi các chuyên gia phát hiện ra nguồn nước thậm chí còn lâu đời hơn bị chôn vùi bên dưới lòng đất.

Các nhà khoa học tìm ra nguồn nước lâu đời nhất trên thế giới ở độ sâu 3 km tại mỏ Kidd Creek, Canada, vào năm 2016. Ảnh: Shutterstock

Nguồn nước lâu đời nhất trên thế giới được tìm thấy ở bên dưới lòng đất với độ sâu tới 3 km tại mỏ Kidd Creek, Canada vào năm 2016. Bằng cách tiến hành phân tích các khí hòa tan ở trong nguồn nước ngầm ở mỏ Kidd Creek bao gồm khí helium, neon, argon và xenon, các nhà khoa học đã có thể xác định được niên đại của nó là ít nhất 2 tỷ năm. Điều này có nghĩa là mỏ nước ngầm này trở thành loại nước lâu đời nhất được biết đến trên Trái Đất.

Theo nhà địa hóa học Barbara Sherwood Lollar tại ĐH Toronto, nhận định, phát hiện về nguồn nước ngầm này thực sự đã đẩy lùi sự hiểu biết của con người về việc nước chảy có thể lâu đời như thế nào. Điều này cũng thúc đẩy các nhà khoa học phải tìm cách khám phá thêm.

Khi mọi người nghĩ về thứ nước ngầm nay, họ cho rằng đó phải là một lượng nước nhỏ bị mắc kẹt ở trong đá. Tuy nhiên, thể tích thực tế của nước ngầm lại lớn hơn rất nhiều so với dự đoán.

Theo các nhà khoa học, nước ngầm thường chảy rất chậm so với nguồn nước ở bề mặt, thậm chí là chậm nhất là 1 mét/năm. Thế nhưng khi khai thác bằng những lỗ khoan trong mỏ, nguồn nước ngầm có thể chảy với tốc độ khoảng 2 lít mỗi phút.

Trước đó, trong nghiên cứu được công bố vào tháng 10/2016, sau khi phân tích hàm lượng sunfat ở trong nước với khoảng cách 2,4 km cho thấy, sunfat được tạo ra tại chỗ trong phản ứng hóa học giữa nước và đá, thay vì được mang xuống lòng đất nhờ nước mặt.

Điều này có nghĩa là những điều kiện địa hóa ở trong những vũng nước cổ xưa này có thể đủ để duy trì sự sống của vi sinh vật. Đây là một hệ sinh thái độc lập dưới lòng đất và có thể tồn tại hàng tỷ năm.

Phân tích những dữ liệu thông tin từ nguồn nước cổ xưa ít nhất 2 tỷ năm tuổi này có ý nghĩa rất quan trọng và cho thấy rằng những khu vực có khả năng sinh sống trên Trái Đất có thể lớn hơn rất nhiều. Ngoài ra, với những tảng đá hàng tỷ năm tuổi chiếm khoảng một nửa lớp vỏ của Trái Đất, còn cho thấy về khả năng sinh sống của hành tinh trên những thế giới khác có thể rộng hơn so với những gì chúng ta nghĩ.

Bà Sherwood Lollar nhận định: “Nếu điều này có thể hoạt động trên những tảng đá cổ xưa trên Trái Đất thì các quá trình tương tự có thể làm cho bề mặt dưới Sao Hỏa cũng có thể sinh sống được”.

Đây chắc hẳn là những thông tin có thể giúp các nhà khoa học tìm ra dấu hiệu của sự sống ngoài hành tinh trong tương lai.