Lõi trong Trái đất đang biến đổi hình dạng làm giới nghiên cứu đau đầu

Lõi trong Trái đất là một nơi nhiều bí ẩn

Một cuộc thăm dò chi tiết mới về trung tâm của Trái đất cho thấy lõi bên trong không chỉ thay đổi tốc độ quay mà còn có vẻ thay đổi hình dạng, với những biến thể tinh tế xuất hiện trong cách sóng âm truyền qua trung tâm hành tinh.

Đây là một khám phá táo bạo, một khám phá sẽ dẫn đến sự hiểu biết rõ hơn về cách lõi Trái đất hoạt động. Từ đó sẽ làm sáng tỏ những cách kỳ lạ khác mà Trái đất hoạt động.

Nhà địa vật lý John Vidale từ Đại học Nam California khẳng định: "Phát hiện ra một quá trình trước đây chưa được ghi chép là một điều thú vị. Chúng tôi luôn hy vọng tìm ra sự thật kỳ lạ và có ý nghĩa tiếp theo vì quan sát này hoàn toàn mới. Bước tiếp theo sẽ là đảm bảo rằng chúng tôi đi đúng hướng và hoàn thiện các mô hình của mình".

Lõi rắn bên trong của Trái đất được coi là một trong những động cơ bí ẩn nhất trong địa vật lý. Nó đang tự xoay, đồng thời được bao bọc trong lớp vỏ đệm của lõi ngoài nóng chảy, liên kết chặt chẽ với các hành vi của hành tinh như độ dài của ngày (tức là tốc độ tự quay quanh trục của Trái đất) và từ trường địa từ được tạo ra trong không gian bởi điện từ do chính chuyển động của nó tạo ra.

Vì lõi đóng vai trò quan trọng như vậy trong các quá trình của hành tinh, nên các nhà khoa học đang háo hức tìm hiểu chính xác điều gì đang diễn ra ở đó. Nhưng, chúng ta không thể đi xuống và nhìn vào nó. May mắn (hay đáng sợ) thay, có một cơ chế đã cung cấp cho chúng ta một cách để đo lường bên trong nó: động đất. Khi lớp vỏ Trái đất nứt và rung chuyển, sóng âm sẽ vang vọng xung quanh, lan truyền qua hoặc dội lại các vật liệu khác nhau mà nó gặp phải ở đó.

Sau đó, các nhà khoa học có thể phân tích các sóng mà các trạm giám sát địa chấn trên khắp thế giới thu được để đo lường lõi của hành tinh. Ví dụ, chúng ta biết rằng lõi bên trong của Trái đất có thể là một quả cầu sắt và niken rắn, nóng và đặc, có đường kính khoảng 2.440 km, lớn hơn một chút so với kích thước của sao Diêm Vương. Bằng chứng cũng cho thấy lõi trong Trái đất thực hiện tốc độ siêu quay, tự quay với tốc độ nhanh hơn chính Trái đất tự quay, mặc dù nó có thể đã chậm lại trong những năm gần đây.

Sử dụng dữ liệu động đất, Vidale và các đồng nghiệp đã làm việc trong nhiều năm để khám phá những bí ẩn của lõi bên trong. Vào năm 2022, họ đã công bố một bài báo mô tả những gì dường như là mối liên hệ giữa sự thay đổi tốc độ quay của lõi bên trong và sự thay đổi định kỳ về độ dài của ngày trên Trái đất. Các cuộc nghiên cứu sâu hơn cho thấy rằng rốt cuộc không có mối liên hệ nào cả.

Hiện tại, người ta đã xác định khá rõ ràng rằng tốc độ quay của lõi bên trong đang thay đổi và rõ ràng là tốc độ quay khác với tốc độ quay của Trái đất. Nhưng có một sự thay đổi trong các sóng địa chấn dội ra khỏi lõi mà rất khó để xác định nguyên nhân: đó là do sự thay đổi về tốc độ quay hay do sự thay đổi về hình dạng của lõi?

Để hiểu được hiện tượng này, nhóm của Vidale đã nghiên cứu 168 cặp động đất có tính chu kỳ di chuyển qua hành tinh. Vidale giải thích: "Mỗi cặp là hai trận động đất gần như giống hệt nhau. Do đó, có thể liên kết bất kỳ thay đổi nào mà chúng ta quan sát được với sự khác biệt trong đường đi của sóng địa chấn".

Họ đã so sánh các cặp động đất của họ vào thời điểm lõi bên trong cùng một vị trí, để họ có thể loại trừ sự thay đổi về tốc độ quay đối với các biến thể trong tín hiệu địa chấn. Kết quả của họ cho thấy sự khác biệt trong các sóng lướt qua bề mặt của lõi bên trong, tại ranh giới giữa lõi bên trong và lõi bên ngoài. Điều đó cho thấy có sự thay đổi về hình dạng của lõi.

Vidale cho biết: "Khó có thể chắc chắn, nhưng có thể đó là các điểm lõm và điểm nhô nhỏ ở ranh giới lõi bên trong để phản ứng với lõi nóng chảy bên ngoài đang chảy mạnh. Có thể những thay đổi hoàn toàn nằm trong lõi bên trong, nhưng điều đó ít có khả năng xảy ra. Hướng đi cho phỏng đoán của chúng tôi là lõi bên trong đang ở đúng điểm nóng chảy của nó trên bề mặt nên ở đó có thể khá mềm".

Có một số nguyên nhân có thể xảy ra, nhưng nguyên nhân chính trong số đó là lực kéo của các vùng vật chất có mật độ cao hơn bên trong hành tinh của chúng ta, được gọi là vùng vận tốc cắt thấp lớn (Large Low Shear Velocity Province). Bên cạnh đó, có khả năng là luồng đối lưu ở lõi ngoài có thể kéo lõi trong làm thay đổi hình dạng của nó. Hoặc có thể là cả hai hiện tượng trên đều đồng thời xảy ra.

Vidale cho biết: "Nhiều dữ liệu hơn thường là cách tốt nhất để hiểu rõ hơn về các phát hiện mới. Nếu lõi trong tiếp tục quay theo hướng như trong 15 năm qua, nó sẽ sớm trở lại vị trí cũ khoảng năm 2000, sau khi nó có thể đã thực hiện một số điều thú vị. Vài năm tới sẽ thu thập được nhiều điều rất bổ ích".

Anh Tú