Phát hiện nước ngầm 1,2 tỷ năm chứa nhiều nguyên tố phóng xạ ở Nam Phi

[june04]

Một nhóm nhà nghiên cứu quốc tế phát hiện nước ngầm hơn một tỷ năm ở sâu trong mỏ vàng và uranium tại Moab Khotsong, Nam Phi.

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

Nguồn nước ngầm mới giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cách sự sống tồn tại dưới mặt đất và có thể phát triển trên những hành tinh khác. Họ công bố phát hiện hôm 30/6 trên tạp chí Nature Communications.

"Cách đây 10 năm, chúng tôi tìm thấy nước ngầm hàng tỷ năm tuổi bên dưới Canada. Dường như đó chỉ là khởi đầu", Barbara Sherwood Lollar, giáo sư tại khoa Khoa học Trái Đất ở Đại học Toronto, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết. "Giờ đây, ở độ sâu 2,9 km bên dưới Moab Khotsong, chúng tôi lại nhận thấy ranh giới của chu kỳ nước trên thế giới trải rộng hơn nhiều so với dự đoán".

Uranium và các nguyên tố phóng xạ khác tồn tại tự nhiên trong lớp đá chứa khoáng chất và quặng. Những nguyên tố này chứa thông tin mới, cho thấy nước ngầm đóng vai trò như máy phát năng lượng cho các nhóm vi sinh vật cộng sinh oxy hóa hợp chất vô cơ.

Khi nguyên tố như uranium, thori và kali phân rã ở dưới lòng đất, bức xạ alpha, beta và gamma tạo ra hiệu ứng lan tỏa, kích hoạt phản ứng phóng xạ ở đất đá và chất lỏng xung quanh. Tại Moab Khotsong, nhóm nghiên cứu tìm thấy lượng lớn heli, neon, argon và xenon cùng đồng vị chưa từng thấy của krypton. Bức xạ cũng tách phân tử nước trong quá trình mang tên phân ly phóng xạ, tạo ra nồng độ hydrogen lớn, một nguồn năng lượng thiết yếu cho các quần thể vi sinh vật ở sâu dưới lòng đất vốn không thể tiếp cận năng lượng từ Mặt Trời để quang hợp.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy heli phóng xạ khuếch tán từ lòng đất với hiệu quả ấn tượng. "Heli khuếch tán xuyên qua cả những vật liệu cứng như nhựa, thép không gỉ và thậm chí đá rắn, tương tự khí cầu chứa đầy heli xì hơi. Kết quả của chúng tôi cho thấy sự khuếch tán giúp 75 - 82% heli và neon tạo bởi phản ứng phóng xạ truyền qua lớp đất bên trên", Oliver Warr, trợ lý nghiên cứu tại khoa Khoa học Trái Đất ở Đại học Toronto, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết.

Warr và cộng sự cho biết nghiên cứu của họ đóng vai trò quan trọng giúp hiểu rõ vai trò của những quá trình dưới lòng đất đối với hỗ trợ sự sống của vi khuẩn, đặc biệt quá trình như vậy có thể xảy ra trên các hành tinh xa xôi với thành phần cấu tạo tương tự. Nghiên cứu có thể cung cấp thêm thông tin cho nhiệm vụ tương lai tới sao Hỏa, mặt trăng Titan và Europa.