Phần 'sâu thẳm nhất' bên trong lòng Trái Đất đã tạm ngừng quay và đang đảo ngược hướng?

Chiều quay của lõi bên trong Trái đất có thể đang đảo ngược, theo một nghiên cứu mới công bố hôm 23/1 trên tạp chí Nature Geoscience. Đây là một phần nỗ lực của các nhà nghiên cứu nhằm làm sáng tỏ các quá trình địa chất diễn ra sâu bên trong hành tinh của chúng ta.

Theo đó, những thay đổi trong quá trình quay của lõi bên trong có thể diễn ra trên quy mô hàng thập kỷ. Những phát hiện này có ý nghĩa đối với sự hiểu biết của chúng ta về cách lõi ảnh hưởng đến các lớp khác của Trái đất.

Điều gì đang xảy ra bên trong lòng Trái Đất?

Hành tinh của chúng ta bao gồm một số lớp khác nhau. Lớp mỏng bên ngoài, được gọi là lớp vỏ, chủ yếu bao gồm đá rắn và thường dày khoảng 32 – 48 km ở các khu vực lục địa, mặc dù ở các vùng đại dương, độ dày trung bình là khoảng 6,4 km... Bên dưới lớp vỏ là lớp phủ, vốn dày khoảng 2.900 km, chiếm 84% tổng thể tích của Trái đất. Lớp này bao gồm vật liệu đá dày đặc hơn lớp vỏ và chủ yếu ở thể rắn, mặc dù đá ở một số khu vực cục bộ có thể xảy ra tan chảy do áp suất cao.

Bên dưới lớp phủ là lõi Trái đất, có phần bên trong và bên ngoài. Lõi ngoài dày khoảng 2.253 km, chủ yếu bao gồm sắt lỏng và niken. Tại trung tâm của hành tinh chúng ta là lõi bên trong cực đặc, dày khoảng 1.207 km và được cho là ở thể rắn. Nó chủ yếu bao gồm sắt và một lượng nhỏ niken, và các nguyên tố khác.

Vào giữa những năm 1990, một trong những tác giả của nghiên cứu vừa được công bố - Xiaodong Song, thuộc Phòng thí nghiệm SinoProbe tại Trường Khoa học Trái đất và Không gian tại Đại học Bắc Kinh, Trung Quốc – cộng tác cùng với Paul Richards tại Đại học Columbia, đã công bố bằng chứng đầu tiên về chuyển động quay độc lập của lõi bên trong.

Họ phát hiện ra rằng lõi bên trong đang quay cùng chiều từ Tây sang Đông với chính Trái đất, mặc dù nhanh hơn một chút so với các lớp khác - lớp phủ và bề mặt. Chiều quay này được chi phối bởi các hiệu ứng từ và điện trong lõi ngoài chất lỏng xung quanh, cũng như các tương tác hấp dẫn với lớp phủ.

Tuy nhiên, kể từ khám phá này, đã có một số vấn đề chưa được giải quyết liên quan đến hiểu biết của chúng ta về chuyển động quay của lõi bên trong. Nó bao gồm các yếu tố như tốc độ quay và liệu chiều quay có thay đổi hay không.

Những vấn đề như vậy đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu thu thập thêm dữ liệu trong thời gian dài hơn để thử nghiệm các mô hình khác nhau. Đơn cử, họ đã phân tích các sóng địa chấn, được tạo ra bởi các trận động đất, liên tục đi qua lõi Trái đất kể từ những năm 1960.

Lõi Trái Đất có thể bắt đầu xoay theo chiều ngược lại

"Sóng địa chấn từ hai trận động đất lặp đi lặp lại thường có dạng sóng giống hệt nhau, đến từ cùng một nguồn", nhóm nghiên cứu cho biết.

"Tuy nhiên, khi sóng từ các trận động đất lặp đi lặp lại tương tác với lõi bên trong của Trái đất, chúng có thể hiển thị các dạng sóng và thời gian đến khác nhau vì chúng phản ánh những cấu trúc khác nhau ở lõi trong"

Sử dụng các sóng địa chấn này, các nhà nghiên cứu có thể suy ra mô hình vòng quay của lõi bên trong trong nhiều thập kỷ qua, tiết lộ các chi tiết mới về quá trình này và mối liên hệ của nó với các lớp khác của Trái đất.

Phát hiện của họ chỉ ra rằng lõi bên trong đang quay nhanh hơn lớp phủ và lớp bề mặt của Trái đất – theo chiều từ tây sang đông - từ đầu những năm 1970 đến khoảng năm 2009. Chiều quay sau đó dường như tạm dừng từ năm 2009 đến năm 2011 hoặc lâu hơn. Kể từ giai đoạn này, chiều quay dường như đang dần đảo ngược, dữ liệu cho thấy.

"Bằng chứng cho sự đảo ngược về chiều quay kể từ năm 2009 là khá rõ ràng về mặt thống kê, với mức độ tin cậy trên 95%", các tác giả cho biết.

Họ cũng cho biết những thay đổi này có thể là một phần của dao động diễn ra trong khoảng bảy thập kỷ, với một bước ngoặt trước đó xảy ra vào đầu những năm 1970.

"Những kết quả này giúp chúng tôi hiểu rõ hơn về cách bên trong Trái đất vận hành và cách các lớp khác nhau tương tác với nhau như một tổng thể", các tác giả cho biết.

"Các dao động nhiều thập kỷ như vậy cũng tồn tại trong các lớp khác của Trái đất, chẳng hạn như lõi ngoài, lớp phủ và bề mặt, cho thấy sự cộng hưởng trong cùng một hành tinh có thể xảy ra."

Theo đó, có hai lực chính tác động lên lõi bên trong. Đầu tiên là lực điện từ. Từ trường của Trái đất được tạo ra bởi chuyển động của kim loại nóng chảy trong lõi ngoài. Từ trường tác động lên lõi bên trong bằng kim loại được cho là sẽ khiến lõi đó quay.

Lực khác tác động lên lõi bên trong là lực hấp dẫn. Lớp phủ và lõi bên trong khác nhau đáng kể về các đặc tính vật lý của chúng, do đó lực hấp dẫn giữa các cấu trúc của chúng có xu hướng kéo lõi bên trong đến vị trí cân bằng hấp dẫn.

"Nếu hai lực không cân bằng, lõi bên trong sẽ tăng tốc hoặc giảm tốc. Sự dao động 70 năm của lõi bên trong có khả năng được điều khiển bởi lực điện từ và lực hấp dẫn." , các nhà nghiên cứu kết luận.

Các nhà khoa học cho biết dao động này tương quan với những thay đổi định kỳ tương tự trong các quan sát địa vật lý khác, chẳng hạn như sự thay đổi từ trường hoặc độ dài của ngày.

Chiều quay của lõi bên trong được liên kết với từ trường do lực điện từ giữa lõi bên trong và từ trường được tạo ra ở lõi bên ngoài. Và chiều quay cũng liên quan đến độ dài của ngày, do tác động của lực hấp dẫn giữa lõi bên trong và lớp phủ. Tương tác hấp dẫn giữa hai vùng này cũng có thể ảnh hưởng đến sự biến dạng của lớp phủ và bề mặt Trái đất.

Tham khảo NewsWeek