Những học thuyết ban đầu
Đất terra preta chủ yếu được tìm thấy ở khu vực Amazon của Brazil. Các nhà khoa học ước tính rằng, chúng bao phủ ít nhất 0,1 - 0,3%, hoặc 6.300 km2 đến 18.900 km2 rừng Amazon thấp. Các dự đoán dựa trên mô hình gần đây còn cho thấy, phạm vi đất đen ở Amazon có thể chiếm 3,2% diện tích rừng. Chúng tồn tại rải rác trên các lô đất nhỏ có diện tích trung bình là 0,2 km2 hoặc diện tích lớn là 3,6 km2.
Đất terra preta được phân bổ theo các dòng nước chính, từ Đông Amazonia đến lưu vực trung tâm; hoặc nằm ở các địa điểm giữa các dòng sông. Các địa điểm cũng được biết đến là có đất terra preta là Llanos de Moxos của Bolivia, Ecuador, Peru và Guiana thuộc Pháp; trên lục địa châu Phi ở Benin, Liberia và các thảo nguyên Nam Phi.
Ngay từ khi mới được phát hiện, người ta đã cho rằng, đất terra preta là kết quả của tro bụi từ núi lửa ở dãy Andes, vì chúng thường xuất hiện ở phần đỉnh của các thềm cao hơn. Một học thuyết khác cho rằng sự hình thành của chúng là kết quả của quá trình lắng đọng ở các hồ… Theo ghi chép lịch sử, loại đất này xuất hiện từ năm 450 trước Công nguyên đến năm 950 Công nguyên, tại các địa điểm trên khắp lưu vực sông Amazon. Một số báo cáo khoa học còn khẳng định, người tiền sử đã cố ý sử dụng và cải tạo các khu vực đất màu mỡ hiện có nằm rải rác giữa các khu vực có độ màu mỡ thấp hơn.
Sau này, với những bằng chứng mới được tìm thấy, các nhà khoa học dần dần theo xu hướng cho rằng, đất terra preta có thể tự làm bằng các mảnh than củi. Nghĩa là đất terra preta có màu đen đặc trưng là do hàm lượng than củi đã phong hóa, và được tạo ra bằng cách thêm hỗn hợp than củi, xương, đồ gốm vỡ, phân trộn và phân chuồng. Đây là sản phẩm của quá trình quản lý đất bản địa Amazon và canh tác đốt than. Than củi tồn tại trong đất hàng nghìn năm giúp liên kết và giữ lại khoáng chất cũng như chất dinh dưỡng.
Người ta gọi đất terra preta là đất đen vì nó sẫm màu (đen hoặc nâu sẫm), lại màu mỡ, chứa nhiều carbon hữu cơ hơn hầu hết các loại đất trong khu vực. Cây trồng phát triển tốt hơn với loại đất này vì có hàm lượng phốt pho, nitơ và canxi cao và quan trọng là nó giúp cô lập khí nhà kính. Người Amazon cổ đại đã cố tình tạo ra đất màu mỡ này hàng nghìn năm trước để nuôi dưỡng cây trồng tốt hơn và con cháu của họ ngày nay vẫn đang nỗ lực tạo ra loại đất terra preta mới.
Nỗ lực nghiên cứu hiện đại
Để tìm hiểu nguồn gốc của đất terra preta, Morgan Schmidt, một nhà khảo cổ học và địa lý tại Đại học Liên bang Santa Catarina (Brazil) cùng nhóm của ông đã tập trung vào đất của lãnh thổ bản địa Kuikuro trên thượng nguồn sông Xingu ở phía Đông Nam Amazon của Brazil. Tại đó, các nhà khoa học đã phân tích đất từ bốn địa điểm khảo cổ cũng như hai ngôi làng lịch sử có người ở từ năm 1973 đến năm 1983 và một ngôi làng hiện đại, Kuikuro II. Niên đại carbon trong đất cho thấy mẫu lâu đời nhất có niên đại 5.000 năm, còn carbon trong đất ở các nơi khác có niên đại từ 300 - 1.000 năm.
Các nhà nghiên cứu đã so sánh đất terra preta được thu thập từ các gò đất giáp ranh với quảng trường và đường sá của các ngôi làng cổ với đất được thu thập ở ngoại vi của các địa điểm này. Họ phát hiện ra rằng, đất từ các khu dân cư chứa gấp đôi lượng carbon hữu cơ và ít axit hơn một đơn vị PH so với đất ngoại vi, điều này khiến đất trở nên màu mỡ hơn nhiều. Các mẫu đất dân cư cũng có nồng độ các nguyên tố hóa học liên quan đến sự can thiệp của con người - chẳng hạn như phốt pho, kali và canxi dày đặc hơn nhiều so với các mẫu từ ngoại vi.
Khi ông Morgan Schmidt và các đồng nghiệp phân tích đất từ Kuikuro II, nơi hàng trăm dân làng sinh sống và trồng sắn, ngô, đu đủ, chuối cùng các loại cây trồng khác, họ phát hiện ra một mô hình tương tự: đất từ trung tâm dân cư của làng màu mỡ hơn nhiều so với đất từ vùng ngoại ô, cho thấy các hoạt động của làng hiện đại vẫn tiếp tục tạo ra đất đen. Các nhà khoa học đã tính toán được khoảng 4.500 tấn carbon được lưu trữ tại một địa điểm khảo cổ, trong khi ngôi làng hiện đại có 110 tấn carbon được lưu trữ trong các đống rác.
Để tìm ra cách người Kuikuro tạo ra loại đất terra preta hiện đại này, ông Morgan Schmidt cũng đã hợp tác với dân làng Kuikuro và nhà nghiên cứu Taku Wate, giúp họ thu gom cá và chất thải trong các đống rác cao tới 60 cm. Các chất dinh dưỡng từ chất thải đang phân hủy từ từ thấm xuống đất. Sau một vài năm, người dân sử dụng đất này để trồng các loại cây trồng không thể phát triển tốt trên đất chưa được cải tạo. Nhóm nghiên cứu cũng ghi lại cách những người nông dân Kuikuro cố tình rải tro và than củi hữu cơ, cũng như chất thải trên các cánh đồng để tạo ra đất đen.
“Chúng tôi quét than củi và tro, gom lại, rồi ném vào nơi chúng tôi sẽ trồng cây để tạo đất đen mà ở đó chúng tôi có thể trồng khoai lang”, Kanu Kuikuro, một nông dân và già làng kể trong một lần trả lời phỏng vấn báo chí. Và trong khi hầu hết dân làng mà các nhà khoa học phỏng vấn đều đồng ý rằng hành động của họ đã trực tiếp góp phần tạo ra đất terra preta, chỉ một số ít người đưa ra tuyên bố khác rằng thần Mặt trời, đã tạo ra đất đen, rằng tổ tiên của họ đã tạo ra nó, chứ không phải họ. Taku Wate khẳng định, những kết quả thí nghiệm của các nhà khoa học rất quan trọng với người dân nơi đây.
“Chúng tôi đã biết đất đen là gì, nhưng chúng tôi không biết nó hoạt động như thế nào. Nhưng bây giờ, chúng tôi biết điều gì thực sự xảy ra với đất… Đất terra preta bao nhiêu tuổi và tại sao nó tốt cho việc canh tác. Chúng tôi rất vui. Tất cả người dân sống quanh sông Xingu đều vui”, Taku Wate nói và cho biết, ngày càng có nhiều người dân muốn tham gia các hoạt động thí nghiệm này.
Trong khi đó, ông Morgan Schmidt khẳng định, có rất nhiều bằng chứng cho thấy đất đen có liên quan đến các nhóm thổ dân cổ đại sống ở Amazon trong hàng nghìn năm, nhưng đây là lần đầu tiên các nhà khoa học ghi lại quá trình tạo ra đất đen trong thời hiện đại. “Đó là điều mới mẻ mà chưa ai từng thực sự chứng minh trước đây. Lời giải thích có khả năng nhất là họ đã làm những điều tương tự trong quá khứ”, ông Morgan Schmidt nói.
Theo các nhà khoa học, than củi, chất tạo màu sẫm cho đất terra preta đặc biệt quan trọng vì các đặc tính sau: hàm lượng carbon cao, giúp làm giàu đất bằng vật liệu hữu cơ và cải thiện kết cấu của nó; xốp nên giữ được chất dinh dưỡng và không bị trôi khi mưa lớn; thu hút các vi sinh vật có lợi, giúp phân hủy chất hữu cơ và giải phóng chất dinh dưỡng; đòi hỏi ít phân bón hơn và thời gian nghỉ ngắn hơn khi không có cây trồng; có thể tồn tại trong nhiều thế kỷ.
Thổ dân Brazil tự chiến đấu với lâm tặc để giữ rừng Amazon 
