Địa chất Trái đất không phải là một lĩnh vực được biết đến rộng rãi, vì vậy hầu hết mọi người đều biết những điều cơ bản: Rằng chúng ta đang sống trên một lớp vỏ mỏng bên dưới có một khu vực dễ uốn nắn hơn gọi là lớp phủ, và ở trung tâm Trái đất là một lõi kim loại nóng chảy ở bên ngoài (lõi ngoài), nhưng bên trong (lõi trong) thì rắn.
Vâng … có khả năng điều đó không đúng. Một nghiên cứu của Đại học Nam California vừa được công bố trên Tạp chí Nature Geoscience và bỏ qua các chi tiết, nghiên cứu cho rằng lõi trong (inner core) hành tinh chúng ta không rắn chắc như chúng ta từng nghĩ.
Mặc dù chúng ta không thể nhận thức được, nhưng Trái đất đang quay chậm hơn một chút mỗi lần.
Hơn nữa, nghiên cứu không chỉ cho thấy nó không bền vững như chúng ta nghĩ, mà lõi trong (inner core) có thể đang biến đổi. Nếu đề xuất của các nhà nghiên cứu này được xác nhận, chúng ta cần phải nghiên cứu xem điều này có thể ảnh hưởng như thế nào đến từ trường của Trái đất, từ trường được tạo ra bởi dòng kim loại nóng chảy trong lõi và đóng vai trò như một lá chắn của Trái đất, bảo vệ chúng ta khỏi bức xạ vũ trụ.
Tuy nhiên, cũng có khả năng những kết quả này sẽ bị cộng đồng nghi ngờ và các chuyên gia khác sẽ tìm thấy lỗi trong đó. Nhưng … chính xác thì họ nói gì?
Trái đất như một củ hành tây
Nếu quay ngược lại 4,5 tỷ năm, chúng ta có thể tái tạo lại sự hình thành của Trái đất. Vào thời điểm đó, Trái đất của chúng ta nóng chảy và ‘các chất đặc nhất’ rơi vào bên trong do lực hấp dẫn, giống việc đổ nước vào một cốc dầu.
Đó là lý do tại sao chúng ta tìm thấy sắt và niken bên trong Trái đất. Nhưng còn hơn thế nữa, giống như một củ khoai tây nướng, bên trong Trái đất ‘giữ nhiệt’ nhiều hơn bề mặt trái đất, chưa kể đến các nguyên tố phóng xạ giúp giữ nhiệt.
Một mặt, nhiệt độ càng cao, vật liệu càng trở nên lỏng hơn, nhưng càng xuống sâu thì áp suất càng lớn và chúng làm cho kim loại bên trong lõi Trái đất khó tan chảy. Đó là lý do tại sao chúng ta cho rằng, lõi Trái đất hoàn toàn rắn, ngay cả khi lõi bên ngoài nóng chảy.
Về mặt số lượng, lõi trong (inner core) có bán kính khoảng 1.200 km (khoảng cách giữa Madrid và Paris) và lõi ngoài (outer core) có bán kính gấp đôi con số đó. Phía trên chúng là lớp manti, dày 2.900 km và phần trong cùng của lớp này có tính dẻo và dễ biến dạng, là một phần của thứ mà chúng ta gọi là quyển mềm (the asthenosphere).
Lớp manti trên cùng là lớp rắn, giống như lớp vỏ (chỉ dày 35 km) tạo nên bề mặt, và hai lớp cuối cùng này tạo nên ‘thạch quyển’ (lithosphere). Bây giờ là lúc tìm hiểu những gì sẽ thay đổi theo nghiên cứu mới nhất này.
Sóng siêu âm đến Trái đất
Các nhà nghiên cứu ban đầu muốn phân tích sự chậm lại của lõi Trái đất, vì vậy họ bắt đầu bằng cách phân tích hồ sơ địa chấn từ 121 trận động đất bắt nguồn từ 42 điểm khác nhau gần Quần đảo Nam Sandwich từ năm 1991 đến năm 2024.
Những cơn chấn động này đóng vai trò như một loại sóng siêu âm đối với các nhà địa chất và bằng cách nghiên cứu tốc độ truyền sóng địa chấn, họ có thể suy ra một số đặc tính của hành tinh mà chúng phải băng qua.
“Lúc đầu, tôi thấy bối rối trước tập dữ liệu này”, Vidale, giáo sư tại Trường khoa học Trái đất dornsife của USC và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết. “Cuối cùng, chúng tôi tìm thấy bằng chứng cho thấy bề mặt gần của lõi trong (inner core) Trái đất đang trải qua quá trình thay đổi cấu trúc […]. Sau đó, tôi nhận ra rằng mình đang xem xét bằng chứng cho thấy lõi trong (inner core) của Trái đất không phải là rắn”.
Đơn giản hơn, chúng ta có thể nói rằng sự nhiễu loạn mà lõi ngoài trải qua ảnh hưởng đến bề mặt của lõi trong nhiều hơn chúng ta nghĩ. Lõi ngoài đang làm nhiễu loạn nó ở mức độ mà ngay cả con người phù du như chúng ta cũng có thể hình dung được.
Chúng ta không nói về thời gian địa chất mà là về năm, và đó chính là điều hấp dẫn. Trong vòng vài tháng, các nghiên cứu độc lập có thể lặp lại những kết quả này và nếu thành công, chúng ta sẽ tiến tới một cách mới để hiểu hành tinh của mình và lá chắn từ tính được tạo ra bởi lõi của nó.
Đừng để họ lừa bạn:
- Lõi trong (inner core) nóng hơn lõi ngoài (outer core), tạo ra các dòng kim loại sắt nóng ở những vùng sâu nhất của lõi bên ngoài, dâng lên đến giới hạn cùng với lớp phủ, làm chúng nguội đi và chìm xuống lần nữa.
- Khi chúng đi xuống, nhiệt từ lõi bên trong làm ấm chúng trở lại và chúng bắt đầu một hành trình khác hướng lên trên, bắt đầu chu kỳ mới.
- Chuyển động tròn này được gọi là “dòng đối lưu” và xảy ra trong bất kỳ chất lỏng nào có sự chênh lệch nhiệt độ, chẳng hạn như cốc cà phê mà bạn đổ sữa lạnh vào. Vì vậy, mặc dù sự quay của Trái đất góp phần tạo ra các dòng điện ở lõi ngoài – tạo ra một phần từ trường, nhưng các dòng điện đối lưu vẫn là nguyên nhân chính. Do đó, ngay cả khi lõi dừng lại, từ trường cũng không biến mất hoàn toàn (trừ khi lõi nguội đi, như đã xảy ra trên sao Hỏa).
Tài liệu tham khảo (MLA):
1. Vidale, John, et al. “Annual-Scale Variability in Both the Rotation Rate and Near Surface of Earth’s Inner Core”. Nature Geoscience, 10 Feb. 2025, doi:10.1038/s41561-025-01642-2.
2. Yang, Y., Song, X. Multidecadal variation of the Earth’s inner-core rotation. Nat. Geosci. (2023). https://doi.org/10.1038/s41561-022-01112-z
3. Frost, Daniel A. et al. “Dynamic History Of The Inner Core Constrained By Seismic Anisotropy”. Nature Geoscience, 2021. Springer Science And Business Media LLC, doi:10.1038/s41561-021-00761-w. Accessed 24 June 2021. https://www.nature.com/articles/s41561-021-00761-w
Hình minh họa: Cấu trúc các lớp vỏ trái đất, lõi trong, lõi ngoài và lớp phủ trái đất. Ảnh USC
Tác giả: Ignacio Crespo
