Các nhà khoa học phát hiện một 'thế giới ngầm' bên trong lõi Trái đất

Lõi bên trong của Trái đất, phần trong cùng của lớp hành tinh, được hiểu là một quả cầu với thành phần chủ yếu là sắt và niken, chiều ngang khoảng 1.220 km. Chúng nằm cách khoảng 5.150 km bên dưới bề mặt Trái đất và chịu trách nhiệm tạo ra từ trường của hành tinh.

Kể từ những năm 50, các nhà khoa học đã luôn tin rằng lõi bên trong Trái đất là chất rắn và được bao quanh bởi một lớp kim loại lỏng. Mặc dù vậy, theo nghiên cứu mới được công bố tại Đại học Hawai'i, lõi 'rắn' này có thể mềm hơn rất nhiều so với những hiểu biết trước đây của chúng ta.

Một nhóm nghiên cứu do Rhett Butler, nhà địa vật lý tại Đại học Hawai'i thuộc Trường Khoa học và Công nghệ Trái đất và Đại dương Manoa (SOEST) dẫn đầu, đã phát hiện ra phần lõi này dường như là một hỗn hợp của các vật liệu mềm, rắn và lỏng. Hỗn hợp vật liệu này trải dài khắp 241 km quanh lõi.

Trên thực tế, đến nay, các nhà khoa học vẫn chưa thể tiếp cận được lõi hành tinh. Áp suất và nhiệt độ trong lõi Trái đất là quá lớn đối với bất kỳ cỗ máy nào, chưa nói đến con người. Tuy vậy, Tiến sĩ Butler và các đồng nghiệp đã nghĩ ra một cách, đó là nghiên cứu thành phần của lõi bằng cách phân tích sóng động đất. Ông nói: "Các trận động đất có thể chiếu sáng lớp vỏ và lớp phủ trên, từ đó chúng ta có thể nghiên cứu bằng các đài quan sát địa chấn trên bề mặt Trái đất. Địa chấn học là cách trực tiếp duy nhất để điều tra lõi bên trong hành tinh!"

Khi sóng động đất di chuyển qua các lớp của hành tinh, tốc độ của chúng thay đổi và phản xạ, khúc xạ lại tùy thuộc vào thành phần khoáng chất, mật độ và nhiệt độ. Tiến sĩ Butler và nhóm của ông đã thu thập dữ liệu từ lõi bằng cách theo dõi những trận động đất này từ các đầu đối diện trực tiếp với nơi chúng được phát hiện. Sau đó, họ sử dụng siêu máy tính Mô phỏng Trái đất của Nhật Bản để đánh giá 5 cặp: Tonga-Algeria, Indonesia-Brazil và 3 cặp giữa Chile-Trung Quốc.

Tiến sĩ Butler cho biết: "Trái ngược hoàn toàn với các hợp kim sắt mềm, đồng nhất được xem xét trong tất cả các mô hình Trái đất có lõi bên trong kể từ những năm 1970, mô hình của chúng tôi cho thấy cách khoảng 241 km tính từ lõi là các hợp kim sắt cứng, mềm và lỏng. Điều này đặt ra những giả thiết mới đối với thành phần, lịch sử nhiệt và sự tiến hóa của Trái đất".

Ông nói thêm: "Phát hiện này cho phép các mô hình dự đoán tốt hơn về trường địa từ che chắn và bảo vệ sự sống trên hành tinh của chúng ta". Bên cạnh đó, điều này cũng giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về động lực của vùng lõi bên trong, cũng như các quá trình tạo ra từ trường của hành tinh.

Các nhà nghiên cứu có kế hoạch sử dụng Earth Simulator (Giả lập Trái đất) để mô hình hóa lõi bên trong một cách chi tiết hơn và so sánh kết quả với trường địa từ. Jessica Irving, một nhà địa chấn học tại Đại học Bristol, nói với Live Science: "Càng xem xét kỹ, chúng tôi càng nhận ra đó không phải là một khối sắt bình thường. Chúng ta đang tìm thấy một thế giới ngầm hoàn toàn mới".