Buzz
Lõi bên trong của Trái Đất, trước đây được coi là một khối kim loại rắn chắc, có thể không ổn định như mọi người từng tưởng tượng.
Trái Đất, hành tinh nơi con người sinh sống, luôn thay đổi và phát triển không ngừng theo thời gian. Tuy nhiên, các chuyển động này không chỉ diễn ra trên bề mặt mà còn ở sâu bên trong, tại khu vực lõi hành tinh. Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 10 tháng 2 đã tiết lộ một phát hiện bất ngờ: bề mặt lõi bên trong của Trái Đất có thể đang thay đổi hình dạng một cách rõ rệt, mặc dù nó vốn được xem là một khối kim loại rắn. Phát hiện này mở ra những câu hỏi mới về cấu trúc, sự chuyển động và tác động tiềm tàng của lõi Trái Đất đối với từ trường và các hiện tượng địa chất trên bề mặt hành tinh.
Nhóm nghiên cứu đã phân tích các sóng địa chấn truyền qua rìa của lõi trong – khu vực nằm ở độ sâu khoảng 3.200 dặm (5.150 km) dưới bề mặt Trái Đất. Khi quan sát các sóng động đất đi qua vị trí giống nhau trong những khoảng thời gian khác nhau, họ nhận thấy rằng dù lõi đã quay lại vị trí ban đầu, nhưng vẫn có sự thay đổi tinh tế trong dữ liệu thu thập được.
Điều này cho thấy rằng, dù lõi trong ở trạng thái rắn, nhưng bề mặt của nó không cố định mà có thể thay đổi theo thời gian. John Vidale, trưởng nhóm nghiên cứu và là nhà địa chấn học tại Đại học Nam California Dornsife, cho biết nguyên nhân khả dĩ dẫn đến hiện tượng này là sự tác động của dòng chảy trong lõi ngoài, làm khuấy động lớp bề mặt của lõi trong và thay đổi hình dạng của nó.
Cấu trúc của lõi Trái Đất bao gồm hai phần: lõi ngoài là lớp kim loại nóng chảy bao quanh lõi trong, chủ yếu được cấu thành từ sắt và niken. Mặc dù lõi trong ở trạng thái rắn, nhưng nó không phải là một khối hoàn toàn cố định. Hằng năm, một phần kim loại từ lõi ngoài kết tinh và bồi đắp vào lõi trong, khiến nó mở rộng dần với tốc độ khoảng một mm mỗi năm.
Tuy nhiên, tại ranh giới giữa lõi ngoài và lõi trong, vật chất tồn tại ngay tại điểm nóng chảy của nó, làm cho trạng thái của lõi trong trở nên đặc biệt: nó không hoàn toàn cứng mà có thể có sự linh hoạt nhất định. Điều này có thể là nguyên nhân khiến bề mặt lõi trong xuất hiện những thay đổi bất thường như trong nghiên cứu mới.
Tuy nhiên, việc xác định chính xác mức độ biến dạng của lõi trong Trái Đất vẫn là một bài toán khó đối với các nhà khoa học. Theo Vidale, sự thay đổi có thể dao động trong khoảng từ vài trăm mét đến một hoặc hai km, nhưng diện tích tác động thực sự có thể rộng hơn, thậm chí lên đến hàng trăm km.
Nghiên cứu này cũng củng cố thêm các phát hiện trước đây liên quan đến sự chuyển động của lõi trong. Các nhà khoa học trước đây đã phát hiện lõi trong không quay với tốc độ ổn định. Nó đã quay nhanh hơn so với phần còn lại của Trái Đất, nhưng từ năm 2010, tốc độ quay của nó đã bắt đầu chậm lại. Hiện tại, lõi trong dường như quay chậm hơn so với phần còn lại của hành tinh.
Để đo lường sự thay đổi của lõi trong, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các cặp động đất xảy ra tại cùng một vị trí ở Quần đảo Nam Sandwich, Nam Đại Tây Dương. Những trận động đất này tạo ra các sóng địa chấn di chuyển qua lõi, sau đó được thu nhận bởi các máy đo địa chấn ở Nam và Bắc Mỹ. Phân tích 168 cặp động đất từ năm 1991 đến 2023, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng các sóng đi qua lõi trong có ít thay đổi. Tuy nhiên, các sóng chỉ lướt qua bề mặt lõi lại cho thấy sự khác biệt rõ rệt, chứng tỏ lớp ngoài cùng của lõi trong không ổn định mà có thể biến đổi theo thời gian.
Câu hỏi lớn hiện nay là liệu sự thay đổi này có đồng nghĩa với việc lõi trong đang chuyển động theo một cách mà con người chưa từng biết đến. Từ những năm 1990, các nghiên cứu đầu tiên đã giả thuyết rằng lõi trong có thể quay độc lập với phần còn lại của hành tinh. Tuy nhiên, vẫn có sự tranh cãi về việc lõi trong thực sự quay hay chỉ là đang trải qua những biến đổi bề mặt do tác động của các lực địa chất.
Bruce Buffett, nhà địa chất học tại Đại học California, Berkeley, cho rằng cả hai giả thuyết đều có thể đúng một phần. Ông cho rằng sự đông đặc của lõi trong chính là động lực chủ yếu tạo ra chuyển động nhiệt trong lõi ngoài, yếu tố quan trọng hình thành từ trường của Trái Đất. Điều này có nghĩa là nếu lõi trong thay đổi, nó có thể tác động trực tiếp đến từ trường hành tinh, mặc dù tác động cụ thể vẫn chưa được làm rõ.
Có nhiều giả thuyết được đưa ra để giải thích nguyên nhân gây ra sự biến động của lõi trong. Một số nhà khoa học cho rằng có thể tồn tại các hiện tượng giống như "núi lửa" dưới lòng đất, với vật liệu từ lõi ngoài xả khí và tích tụ trên bề mặt lõi trong. Một số khác lại giả thuyết về sự sạt lở vật chất bên trong lõi, tạo ra những thay đổi địa hình tạm thời.
Tuy nhiên, Vidale tin rằng khả năng cao nhất vẫn là sự khuấy động từ lõi ngoài, với các dòng chảy đối lưu mạnh mẽ tác động lên lõi trong từ bên ngoài. Ông nhận định rằng bề mặt lõi trong không hề tĩnh mà có thể phản ứng với các thay đổi trong vòng quay của Trái Đất, tạo ra những dao động lớn theo thời gian.
Mặc dù vậy, nghiên cứu này mới chỉ là những bước đầu tiên trong hành trình khám phá những bí mật của lõi Trái Đất. Yi Yang, nhà địa vật lý tại Đại học Nam Kinh và là đồng tác giả của một nghiên cứu trước đó về sự thay đổi tốc độ quay của lõi trong, cho rằng các dữ liệu hiện tại còn rất hạn chế, chỉ phản ánh một phần nhỏ của lớp ngoài lõi trong. Xiaodong Song, một nhà địa vật lý tại Đại học Bắc Kinh, cũng chia sẻ quan điểm này. Ông nhấn mạnh rằng để có thể hiểu rõ hơn về lõi trong, các nhà khoa học cần tiếp tục thu thập thêm dữ liệu và mở rộng phạm vi quan sát. Ông tin rằng những phát hiện trong tương lai có thể tiếp tục mang đến những bất ngờ về cách thức hoạt động của lõi Trái Đất.
Với những tiến bộ trong nghiên cứu địa chất, con người đang dần hiểu rõ hơn về cấu trúc bên trong hành tinh của mình. Tuy nhiên, liệu những thay đổi trong lõi trong có tác động gì đến từ trường Trái Đất hay các hiện tượng địa chất diễn ra trên bề mặt? Liệu đây có phải là dấu hiệu của những biến động lớn hơn sẽ xảy ra trong tương lai? Những câu hỏi này hiện vẫn chưa có lời giải, và các nhà khoa học vẫn tiếp tục tìm kiếm đáp án. Tuy vậy, một điều chắc chắn là Trái Đất không ngừng thay đổi, và sự vận động của hành tinh này vẫn luôn đầy bí ẩn mà con người chưa thể giải mã hết.
