Bí mật của "địa ngục" sâu 2.900 km: Tỷ năm vẫn làm điều mà giới khoa học vừa mới tìm ra

Nằm ở độ sâu 2.900 km, bí ẩn của lõi Trái Đất vượt xa tầm với công nghệ hiện đại của con người. Những gì giới nghiên cứu làm được tốt nhất hiện nay là qua phỏng đoán khoa học và mô hình lý thuyết thông minh cho phép chúng ta hình dung ít nhiều về "địa ngục" nóng rẫy sâu gần hàng nghìn km này.

Sự thật là, chưa có bất cứ ai hay bất cứ công nghệ nào vượt qua được lớp vỏ, hoặc đào đủ sâu để xuyên qua lớp phủ đá của Trái Đất, chưa nói đến lõi sắt lỏng nóng tương đương bề mặt Mặt Trời (5.500 độ C) của Trái Đất, vì vậy chúng ta không biết loại tương tác nào diễn ra ở đây. Tuy nhiên, điều này chưa bao giờ ngăn cản sự tìm tòi của giới nghiên cứu.

Phát hiện mới nhất hiện nay của nhóm các nhà khoa học học do Giáo sư Charles E. Lesher thuộc khoa Khoa học Địa chất, Đại học Aarhus (Đan Mạch) dẫn đầu cho hay: Phần lõi nóng chảy Trái Đất bán kính 1.220 km đang rò rỉ sắt nung vào lớp phủ phía trên và nó mát hơn 1.000 độ C so với phần nhân trong.

Cấu trúc Trái Đất. Về mặt cơ học, Trái Đất có 5 lớp chính gồm: Thạch quyển, quyển mềm, lớp phủ giữa, lõi ngoài, và lõi trong - Về mặt hóa học, Trái Đất cũng gồm 5 lớp chính: Lớp vỏ, Manti trên, Manti dưới lớp vỏ, lõi ngoài và lõi trong. Hình minh họa: Internet

Hàng thập kỷ qua, các nhà khoa học đã tranh luận rất sôi nổi về thành phần tạo nên lõi Trái Đất và liệu có quá trình vật liệu trao đổi từ lớp này đến lớp khác hay không.

Có một điều không thể phủ nhận đó là từ trường cực mạnh sinh ra từ lõi Trái Đất chứng minh rằng trong lõi có rất nhiều chất sắt. Thêm vào đó, các mẫu đá mantle (thuộc lớp phủ, gần kề lớp lõi) được đưa lên bề mặt cũng cho thấy một khối sắt đáng kể. Điều này khiến các nhà nghiên cứu chuyên môn suy đoán vật liệu đang đi ra từ lõi.

Để hiểu rõ hơn về việc liệu điều này có thể xảy ra hay không, nhà nghiên cứu đã thực hiện các thí nghiệm cho thấy cách các đồng vị sắt di chuyển giữa các khu vực có nhiệt độ khác nhau dưới áp suất và nhiệt độ cao.

Các đồng vị sắt nặng có thể đang di chuyển từ lõi nóng của Trái Đất ra ngoài lớp phủ lạnh hơn. Ảnh: Internet

Sử dụng thông tin này để tạo ra một mô hình, kết quả của nhóm nghiên cứu cho thấy các đồng vị sắt nặng có thể đang di chuyển từ lõi nóng của Trái Đất ra ngoài lớp phủ lạnh hơn. Trong khi các đồng vị sắt nhẹ sẽ làm ngược lại và chuyển từ lạnh sang nóng trở lại vào lõi.

Những kết quả này vẫn chỉ là lý thuyết, nhưng chúng có thể chỉ cho chúng ta cách thức hoạt động bên trong hành tinh của chúng ta.

"Nếu lý thuyết này đúng, nó có thể cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về tương tác giữa lớp lõi-lớp phủ. Và dạng kiến ​​thức đó thực sự quan trọng. Nó có thể giúp chúng ta giải thích các hình ảnh địa chấn trong lớp phủ sâu và cho phép chúng ta mô hình hóa các hóa chất và nhiệt tăng-giảm giữa các lớp của Trái Đất.", Giáo sư Charles E. Lesher - nhà địa chất học và nhà hóa thạch nói.

Sử dụng các mô phỏng trên máy tính, các tác giả thậm chí còn có thể chỉ ra làm thế nào vật liệu lõi với các đồng vị nặng hơn có thể di chuyển đến bề mặt Trái Đất.

Một nghiên cứu được công bố năm 2019 cũng đưa ra nhận định tương tự. Các tác giả của công trình này tìm thấy vật liệu lõi - trong trường hợp này là các đồng vị vonfram - cũng được chuyển lên bề mặt thông qua các lớp phủ và lớp lõi Trái Đất có thể đã rò rỉ vật liệu này trong 2,5 tỷ năm qua.

Giáo sư Charles E. Lesher cho biết kết quả của ông cũng cho thấy các đồng vị sắt từ lõi đã bị rò rỉ vào lớp phủ trong hàng tỷ năm. Nhưng nếu những trao đổi như thế này thực sự xảy ra, thì câu hỏi sẽ trở thành: Tác động trong thời gian dài là gì?

Hiện tại, chưa nhà khoa học nào thực sự biết câu trả lời. 

Mô phỏng mới chỉ cho thấy vật liệu có thể rò rỉ từ lớp lõi đến lớp phủ dưới nhiệt độ và áp suất cao, và nó có thể giải thích tại sao đá mantle chứa nhiều sắt hơn thiên thạch. 

Nói tóm lại, sắt lỏng đang chảy ngược từ lõi lên các lớp trên của Trái Đất. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến lớp phủ của chúng ta, và ước tính 50% nhiệt lượng núi lửa đến từ lõi Trái Đất. Hoạt động núi lửa là cơ chế làm mát chính của hành tinh chúng ta.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Geoscience.

Bài viết sử dụng nguồn: Sciencealert