Khám Phá Sự Đảo Chiều Quay Của Lõi Trái Đất Trong Tương Lai

Các nhà khoa học vừa công bố một nghiên cứu thú vị về hiện tượng quay của lõi trong Trái đất, cho thấy sự đảo chiều có thể xảy ra trong vài thập kỷ tới. Nghiên cứu này được đăng tải trên tạp chí Nature Geoscience vào ngày 23/1.

Trở lại giữa những năm 1990, nhà khoa học Xiaodong Song thuộc Phòng thí nghiệm SinoProbe tại Đại học Bắc Kinh, hợp tác cùng Paul Richards tại Đại học Columbia, đã phát hiện ra rằng lõi trong của Trái đất có thể quay độc lập với các lớp khác của hành tinh. Cụ thể, lõi trong này quay theo chiều từ tây sang đông và nhanh hơn các lớp cứng bên ngoài như lớp vỏ và lớp phủ, chủ yếu được điều khiển bởi các hiệu ứng từ trường và điện trong lõi ngoài lỏng và sự tương tác với lớp phủ bên trên.

Mô phỏng mặt cắt các lớp của Trái đất. (Ảnh: iStock)

Mặc dù phát hiện ban đầu đã chỉ ra sự quay độc lập, Tuy nhiên, vẫn còn nhiều câu hỏi chưa được giải đáp liên quan đến tốc độ và chiều quay của lõi. Để tìm hiểu sâu hơn, Song và đồng nghiệp Yi Yang đã thu thập thêm dữ liệu địa chấn lâu dài để kiểm tra các mô hình khác nhau. Trong nghiên cứu gần đây, họ phân tích sóng địa chấn từ các trận động đất tự nhiên kéo dài từ thập niên 1960.

“Sóng địa chấn từ những trận động đất lặp lại thường có mẫu sóng tương tự khi đến từ một trạm nhất định,” nhóm nghiên cứu cho biết. “Tuy nhiên, khi sóng địa chấn di chuyển qua lõi trong của Trái đất, chúng biểu hiện các dạng sóng và thời gian đến khác nhau, do phản ánh các cấu trúc khác nhau trong lõi trong.”

Bằng cách sử dụng sóng địa chấn, nhóm nghiên cứu đã phác thảo mô hình quay của lõi trong suốt những năm qua, từ đó đưa ra nhiều thông tin mới về quá trình này và mối liên hệ với các lớp khác của Trái đất. Những phát hiện cho thấy lõi trong đã quay nhanh hơn lớp phủ và lớp mặt của Trái đất theo chiều từ tây sang đông từ đầu thập niên 1970 đến khoảng năm 2009. Kể từ đó, dường như sự quay đã tạm ngừng từ năm 2009 đến năm 2011, và hiện tại có dấu hiệu cho thấy sự đảo chiều của quá trình quay.

Trái đất được cấu tạo từ nhiều lớp, bắt đầu từ lớp vỏ mỏng bên ngoài, gồm đá cứng dày khoảng 32-48 km trên đất liền, và khoảng 6,4 km dưới đáy đại dương. Tiếp theo là lớp phủ dày khoảng 2900 km, chiếm 84% thể tích tổng thể của Trái đất, chủ yếu là đá ở thể rắn, mặc dù một số khu vực có thể chảy ra dưới áp suất cao.

Dưới lớp phủ là lõi Trái đất, chia thành lõi ngoài và lõi trong. Lõi ngoài dày khoảng 2253 km, chủ yếu là sắt lỏng và nickel, trong khi lõi trong dày khoảng 1207 km, được tạo thành từ sắt và một lượng nhỏ nickel cùng nhiều yếu tố khác. Hai yếu tố chính ảnh hưởng đến chuyển động của lõi trong là lực điện từ và trọng lực. Từ trường của Trái đất sinh ra từ chuyển động chất lỏng trong lõi ngoài, tác động lên lõi trong và khiến nó quay. Trọng lực giữa lõi trong và lớp phủ cũng tạo ra sự kéo về phía điểm cân bằng giữa hai cấu trúc này.

“Nếu hai lực này không cân bằng, lõi trong có thể tăng tốc hoặc giảm tốc,” nhóm nghiên cứu cho biết. “Chu kỳ dao động 70 năm của lõi trong có thể bị ảnh hưởng bởi lực điện từ và trọng lực.” Những dao động này tương ứng với các thay đổi định kỳ trong các quan sát địa vật lý khác, chẳng hạn như sự thay đổi từ trường và độ dài ngày.

Tuy nhiên, Song và nhóm nghiên cứu cũng nhấn mạnh một số hạn chế trong công trình của họ, chủ yếu là do thời gian dữ liệu địa chấn có sẵn còn hạn chế. “Chúng tôi vẫn chưa thể quan sát rõ ràng chu kỳ đầy đủ của dao động 70 năm với dữ liệu mà chúng tôi thu thập được trong chưa đầy 6 thập kỷ. Các trạm địa chấn kỹ thuật số hiện đại chỉ được triển khai toàn cầu từ thập niên 1990, trong khi nhiều dữ liệu địa chấn cổ đã được lưu trữ trên giấy và khá hiếm và khó tiếp cận,” nhóm nghiên cứu cho biết.