Hố thiên thạch Ames tại Oklahoma trẻ hơn 100 triệu năm so với tính toán cũ

Sâu bên dưới thị trấn Ames thuộc tiểu bang Oklahoma của Mỹ là một hố thiên thạch lớn trải dài hàng cây số. Cấu trúc bị chôn vùi dưới các lớp trầm tích này không chỉ có giá trị lớn về mặt khoa học mà còn là một khu vực khai thác dầu khí quan trọng. Trong nhiều năm, giới địa chất tin rằng hố Ames được tạo thành khoảng 467,5 triệu năm trước, thuộc giai đoạn bùng nổ thiên thạch Ordovic. Tuy nhiên, nghiên cứu mới từ Đại học Texas tại Austin đã bác bỏ giả thiết này khi chứng minh vụ va chạm xảy ra trễ hơn gần 100 triệu năm, trùng hợp với một đại thảm họa tuyệt chủng sinh vật biển. [1]

Sai lệch từ phương pháp định tuổi bằng hóa thạch răng cổ sinh vật

Trước khi có sự hỗ trợ của các kỹ thuật phân tích hiện đại, niên đại của hố thiên thạch Ames chủ yếu được ước tính thông qua bằng chứng sinh học. Các nhà khoa học từng tìm thấy hóa thạch răng của loài sinh vật cổ có hình dạng giống con lươn, gọi là conodont, nằm bên trong các lớp đá tại đây. Do các hóa thạch này thuộc về thời kỳ Ordovic, giới nghiên cứu thời đó đã kết luận hố va chạm cũng ra đời trong cùng giai đoạn. [1]

Dù vậy, nhà nghiên cứu Elizabeth Catlos từ Đại học Texas tại Austin chỉ ra rằng những chiếc răng cổ này rất có thể đã tồn tại từ hàng triệu năm trước khi thiên thạch đáp xuống. Sức mạnh khổng lồ từ cú va chạm ngoài không gian đã cày xới, xáo trộn các lớp đất đá cổ xưa. Quá trình này trộn lẫn các hóa thạch có sẵn vào đá mới hình thành mà vẫn giữ nguyên dạng của chúng, tạo ra một manh mối đánh lừa các nhà nghiên cứu trong một thời gian dài. [1]

Bằng chứng từ các tinh thể zircon bị biến đổi vì áp suất

Để xác định mốc thời gian chính xác, nhóm nghiên cứu đã áp dụng phương pháp định tuổi uranium-lead (U-Pb) trên các tinh thể zircon được tách ra từ đá hoa cương. Đây là loại đá đã chịu tác động trực tiếp và bị biến chất bởi năng lượng cực lớn sinh ra trong vụ nổ va chạm. Theo nhà nghiên cứu Danny Stockli, phương pháp phân tích mốc phân rã phóng xạ trong zircon là một trong những công cụ chính xác nhất để dựng lại các sự kiện diễn ra sâu trong quá khứ của Trái Đất. [1]

Kết quả đo đạc từ các tinh thể zircon cho thấy hố Ames thực chất được tạo ra khoảng 370 triệu năm trước, tức thuộc kỷ Devon muộn. Mọi phép đo kiểm tra đều cho ra cùng một tín hiệu niên đại trẻ hơn hẳn so với ước tính cũ. Khám phá này đã đưa mốc thời điểm va chạm lùi lại gần 100 triệu năm so với những nhận định ban đầu. [1]

Kỹ thuật hình ảnh xác minh dấu vết va chạm từ ngoài không gian

Để khẳng định chắc chắn các tinh thể zircon này đã trực tiếp trải qua cú va chạm chứ không phải chịu ảnh hưởng từ các hoạt động địa chất thông thường, nhóm nghiên cứu đã phối hợp với NASA để kiểm tra cấu trúc vi mô của chúng. Bằng việc sử dụng các công nghệ hình ảnh như cathodoluminescence và nhiễu xạ tán hậu điện tử, các chuyên gia đã quan sát được sự tái kết tinh đặc trưng bên trong từng hạt zircon. [1]

Dưới áp suất và nhiệt độ khắc nghiệt của một vụ nổ thiên thạch, mạng tinh thể của zircon bị biến dạng và sắp xếp lại theo một kiểu cấu trúc riêng biệt. Những phân tích chi tiết này giúp nhóm nghiên cứu chứng minh rằng các hạt zircon nhỏ bé chính là chứng nhân trực tiếp ghi lại khoảnh khắc thiên thạch đâm xuống bề mặt Oklahoma. [1]

Bác bỏ giả thuyết vành đai đá quanh Trái Đất kỷ Ordovic

Việc điều chỉnh tuổi của hố Ames mang lại hệ quả quan trọng đối với các mô hình địa chất toàn cầu. Trước đây, do nhiều hố va chạm lớn ở Bắc Mỹ được xếp chung vào khoảng mốc 467,5 triệu năm trước, một số nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng Trái Đất từng sở hữu một vành đai mảnh vụn tiểu hành tinh tương tự như vành đai của sao Thổ trong kỷ Ordovic. [1]

Khi hố Ames được xác định lại tuổi đời vào khoảng 370 triệu năm trước, cấu trúc này hoàn toàn rút khỏi nhóm các sự kiện của kỷ Ordovic. Việc loại bỏ một hố va chạm quy mô lớn khỏi mốc thời gian cũ làm suy giảm đáng kể nền tảng dữ liệu vốn được dùng để ủng hộ giả thuyết về vành đai đá quanh Trái Đất. [1]

Mảnh ghép mới trong thảm họa tuyệt chủng hàng loạt kỷ Devon

Mốc thời gian 370 triệu năm trước đã đặt vụ va chạm Ames vào khoảng thời gian rất gần với sự kiện tuyệt chủng hàng loạt Frasnian-Famennian (xảy ra khoảng 372 triệu năm trước). Đây là một trong những cuộc đại khủng hoảng sinh thái nghiêm trọng nhất lịch sử Trái Đất, xóa sổ một tỷ lệ lớn các loài sinh vật biển. [1]

Việc di chuyển mốc thời gian của hố Ames giúp các nhà nghiên cứu có thêm dữ liệu để đánh giá vai trò của các vụ va chạm thiên thạch đối với các biến đổi sinh học lớn. Phấn đấu định tuổi chính xác từng hố va chạm trên toàn lục địa sẽ giúp giới khoa học làm rõ tác động tương quan giữa các thảm họa đến từ vũ trụ và các biến động nội tại của Trái Đất đối với sự sống cổ xưa. [1]