Nếu nhìn vào bản đồ lực hấp dẫn của Trái đất, bạn sẽ thấy một điểm xanh khổng lồ ở phía nam Ấn Độ, điểm này được gọi là Vùng địa chất thấp Ấn Độ Dương (IOGL) và là dị thường trọng lực lớn nhất trên hành tinh của chúng ta.
Dị thường trọng lực là sự khác biệt giữa trọng lực thực tế được đo tại một vị trí và trọng lực lý thuyết dự kiến đối với một Trái đất hình cầu và nhẵn hoàn toàn. Nhưng lực hấp dẫn của Trái đất không hoàn toàn đồng đều và sự biến đổi trong phân bố khối lượng bên dưới bề mặt gây ra sự dao động trong lực hấp dẫn.
Dị thường trọng lực có thể được gây ra bởi sự thay đổi về mật độ và độ dày của lớp vỏ, lớp phủ và lõi Trái đất. Những dị thường này ảnh hưởng đến hình dạng của bề mặt đại dương, bề mặt không bằng phẳng mà đi theo đường viền của trường hấp dẫn Trái đất. Hình dạng này được gọi là Geoid, và đó là những gì chúng ta sẽ thấy nếu loại bỏ tất cả ảnh hưởng của thủy triều, gió và dòng chảy từ đại dương. Geoid thường được hình dung như một hình dạng giống như củ khoai tây, với những chỗ lồi lõm tương ứng với vùng trọng lực cao và thấp.
IOGL là một trong những vết lõm nổi bật nhất trong Geoid, có diện tích khoảng 3 triệu km2, gần bằng diện tích của Ấn Độ. Do trọng lực ở đó thấp hơn các khu vực khác nên nó sẽ giữ được ít nước hơn, điều này khiến mực nước biển trên IOGL thấp hơn tới 106 m so với mức trung bình toàn cầu. Điều đó có nghĩa là nếu bạn đi thuyền qua IOGL, bạn sẽ ở gần trung tâm Trái đất hơn bất kỳ nơi nào khác trên đại dương.
Tại sao lực hấp dẫn yếu hơn lại khiến mực nước thấp hơn? Lý do là các vùng có trọng lực cao hơn sẽ kéo nước biển về phía chúng nhiều hơn, khiến vùng có trọng lực thấp hơn có ít nước hơn và mực nước biển thấp hơn.
IOGL được phát hiện vào năm 1948 bởi nhà địa vật lý người Hà Lan Felix Andries Vening Meinesz, người đã đo trọng lực từ một con tàu ở Ấn Độ Dương. Tuy nhiên, trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học vẫn chưa biết nguyên nhân gây ra đặc điểm vượt trội này. Nhiều giả thuyết được đưa ra, chẳng hạn như tác động của thiên thạch cổ đại, lớp vỏ mỏng đi, lớp phủ trồi lên hay sự hút chìm.
Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Khoa học Ấn Độ (IISc) ở Bangalore đã xuất bản một bài báo trên tạp chí Geophysical Research Letters cuối cùng đã giải đáp được bí ẩn. Sử dụng mô phỏng máy tính và dữ liệu địa chấn, các nhà nghiên cứu cho thấy IOGL có thể được gây ra bởi hai yếu tố: các chùm lớp phủ và các tấm bị hút chìm.
Các chùm lớp phủ là những cột đá nóng và nổi nổi lên từ sâu bên trong lớp phủ Trái đất, đôi khi chạm tới bề mặt và tạo ra núi lửa. Các mảng bị hút chìm là những mảnh vỏ đại dương dày đặc và lạnh chìm vào lớp phủ ở ranh giới mảng hội tụ, nơi một mảng trượt xuống dưới một mảng khác.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng siêu máy tính để mô phỏng các lực kiến tạo và núi lửa định hình thế giới của chúng ta, bắt đầu từ 140 triệu năm trước. Các mô hình tạo ra lỗ trọng lực tương tự như IOGL thực tế có chung một đặc điểm: các đám magma mật độ thấp chiếm chỗ của vật liệu mật độ cao hơn, do đó làm suy yếu trọng lực trong khu vực.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng bên dưới IOGL, có hai chùm lớp phủ lớn mọc lên từ các phía đối diện của châu Phi, một gần Madagascar và một gần Somalia. Những đám này tạo ra những dị thường mật độ thấp ở phần trên và giữa lớp phủ, làm thay đổi lực hấp dẫn ở khu vực này.
Đồng thời còn có hai mảng chìm chìm vào lớp manti bên dưới Ấn Độ và Trung Á. Những phiến đá này là tàn tích của một đại dương cổ đại có tên Tethys tồn tại trước khi Ấn Độ va chạm với châu Á khoảng 50 triệu năm trước. Khi các phiến này hạ xuống, chúng đẩy một số vật liệu mật độ thấp khỏi các chùm lớp phủ sang một bên, tạo ra một khoảng trống hoặc một lỗ trên lớp phủ.
Vì vậy, trong kịch bản có khả năng xảy ra nhất, mảng Ấn Độ đã tách khỏi Gondwana và va chạm với mảng Á-Âu vào khoảng 120 triệu năm trước, cuối cùng dẫn đến sự hình thành dãy Himalaya. Tuy nhiên, trước khi đến đó, mảng Ấn Độ đã đi qua mảng Tethys, đóng cửa Đại dương Tethys cổ đại.
Các mảng Tethyan sau đó bị đẩy vào lớp phủ Trái đất, dịch chuyển vật chất trong "đốm châu Phi", một bong bóng magma khổng lồ cách khoảng 1000 km bên dưới Đông Phi. Khoảng 20 triệu năm trước, chất nhẹ hơn này nổi lên và hướng về phía bề mặt, dẫn đến một vùng rộng lớn gồm vật chất có mật độ thấp bên dưới IOGL, điều này giải thích tại sao lực hấp dẫn ở đó yếu hơn những nơi khác.
Bên cạnh việc giúp chúng ta tìm hiểu thêm về cấu trúc và động lực bên trong Trái đất, việc hiểu nguyên nhân của IOGL cũng rất quan trọng để cải thiện các mô hình trường trọng lực và Geoid của Trái đất, được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau như điều hướng, trắc địa và hải dương học. Nhưng trong khi các nhà nghiên cứu có thể ước tính tuổi của Geoid thấp, thật khó để nói hoặc khi nào nó có thể dịch chuyển hoặc biến mất.