Trong lần đảo cực trước, Trái Đất phải mất 22.000 năm mới ổn định được

Nói một cách đơn giản, lịch sử lâu đời của Trái Đất đã từng chứng kiến hiện tượng hai cực Bắc và Nam đã đổi chỗ. Trong những thời điểm khác lạ đó, kim chỉ Nam sẽ … không còn chỉ Nam nữa, mà chỉ lên hướng Bắc. Nhưng càng đi sâu vào tìm hiểu, vấn đề lại càng trở nên rối rắm. Thời điểm hai cực đổi chỗ khác lạ như thế nào? Thứ “địa động lực” nằm trong lớp sắt lỏng bọc ngoài lõi Trái Đất gây ra hiện tượng đảo cực thực chất là cái gì?

Có nhiều loại “tài liệu” ghi lại các trường hợp đảo cực Trái Đất: khoáng chất có trong các lớp trầm tích bị xê dịch bởi từ trường Trái Đất; các đồng vị có trong các lõi băng cho thấy từ trường của Trái Đất khi đảo cực đã đánh bật được các hạt mang điện đang tìm đường đi vào khí quyển; nham thạch trên mặt đất và dưới lòng biển phủ lấy những tinh thể từ tính, giữ cho chúng ở nguyên trạng thái “chỉ sai hướng” khi hai cực Trái Đất đổi chỗ.

Trong nghiên cứu mới được dẫn dắt bởi Brad Singer tới từ Đại học Wisconsin, các nhà khoa học sử dụng kỹ thuật tiên tiến nhất hiện tại, dựa vào dòng chảy của nham thạch để vẽ nên dòng thời gian ghi lại những sự kiện xảy ra trong lần Trái Đất đảo cực gần nhất. Sự kiện hiếm có đã xảy ra cách đây 770.000 năm.

Lịch sử được tạc trên đá, trường tồn với thời gian

Những “tài liệu” đặc biệt chính là nham thạch từ Chile, từ các hòn đảo Tahiti, Guadeloupe, La Palma và Maui. Trong quá khứ, khoa học đã phân tích những mẫu nham thạch trong các địa điểm trên để hiểu hơn về lịch sử từ trường Trái Đất, bởi lẽ những dòng nham thạch có thể cho ta biết thêm về từng thời điểm cụ thể trong suốt quãng thời gian hai cực đảo chiều. Tuy vậy, kỹ thuật xác định niên đại - bằng việc phân tích đồng vị của nguyên tố argon bị kẹt lại trong cấu trúc tinh thể khi chúng rắn lại - đã tiên tiến hơn nhiều qua năm tháng, vậy nên không lý do gì để khoa học không nghiên cứu lại.

Kết quả nghiên cứu chỉ ra một biểu đồ thời gian thú vị. Những mẫu nham thạch cho thấy quá trình đảo chiều của hai cực phức tạp hơn ta tưởng, kéo dài tới 22.000 năm

Để có được bức tranh toàn cảnh, các nhà nghiên cứu ghép những kết quả nghiên cứu cũ, gồm có phân tích trầm tích và lõi băng. Nghiên cứu lõi băng có thể cho ta biết từ trường đã mạnh tới đâu, trầm tích sẽ cho ta biết vị trí của hai cực ở nơi nào. Dù xác định vị trí cực bằng nham thạch chính xác hơn nhiều, trầm tích vẫn có lợi thế hơn khi nó liên tục hình thành theo thời gian, còn không phải lúc nào cũng có nham thạch từ núi lửa để nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu cho thấy vào 795.000 năm trước, từ trường bắt đầu yếu đi nhiều trước thời điểm đảo cực, sau đó mạnh lên được chút ít. Nhưng vào khoảng 784.000 năm sau, từ trường lại một lần nữa bất ổn, cực bắt đầu có xu hướng “nam tiến”. Quá trình này kéo dài cho tới thời điểm 773.000 năm trước, từ trường lấy lại sức mạnh ban đầu và “định cư” ở Cực Bắc.

Các nhà khoa học tiếp tục đối chiếu dữ liệu mới phân tích được với giả thuyết về cách thức Trái Đất đảo cực. Một nghiên cứu quan trọng hồi năm 2012 chỉ ra rằng luôn có khoảng lặng trước khi việc đảo cực diễn ra, cực sẽ đảo nửa vòng, tiếp tục đảo hẳn một vòng, quay ngược lại nửa vòng nữa để rồi ổn định ở vị trí mới, quá trình này diễn ra suốt 9.000 năm.

Mô hình đảo cực Trái Đất hồi năm 2011.

Dữ liệu mới lại không khớp với nghiên cứu năm 2012, mà lại bắt cặp được với một mô hình giả lập được tạo ra hồi năm 2011. Dù mô hình năm 2011 cho thấy Trái Đất mất tới 50.000 năm để đảo cực xong, nhưng sức mạnh từ trường trùng hợp với nghiên cứu mới đã khiến các nhà khoa học chọn nó làm mô hình chuẩn.

Các nhà khoa học cho rằng mô hình năm 2011 sẽ “cho ta một điểm khởi đầu tuyệt vời, từ đó dựng lên được những mô hình giả lập tương lai”, để tìm hiếu kỹ hơn về quá trình đảo cực của Trái Đất.

Nghiên cứu mới được đăng tải trên Science Advances.

Tham khảo ArsTechnica