Cận Cảnh Thay Đổi Mới Từ Lõi Trái Đất: Chu Kỳ Quay Có Thể Đảo Ngược

Trái đất là một hành tinh đầy bí ẩn với nhiều điều chưa được khám phá. Một nghiên cứu gần đây trên tạp chí Nature Geoscience đã chỉ ra rằng, lõi trong của Trái đất có khả năng đảo chiều quay trong vài thập kỷ tới, một điều thú vị đối với các nhà khoa học và những người yêu thích khám phá khoa học.

Vào giữa thập niên 1990, Xiaodong Song từ Phòng thí nghiệm SinoProbe ở Đại học Bắc Kinh, cùng với Paul Richards từ Đại học Columbia, đã chỉ ra bằng chứng đầu tiên về chuyển động quay độc lập của lõi trong. Họ đã phát hiện lõi trong quay theo chiều từ tây sang đông, nhanh hơn so với các lớp cứng bên ngoài như lớp phủ và lớp vỏ, và chiều quay chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi hiệu ứng từ và điện cùng với lực hấp dẫn từ lớp phủ.

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

Tuy nhiên, nghiên cứu ban đầu vẫn còn một số câu hỏi chưa được giải quyết, đặc biệt là về tốc độ và chiều quay của lõi trong. Để giải quyết những vấn đề này, Song và đồng nghiệp Yi Yang đã thu thập thêm dữ liệu từ sóng địa chấn phát sinh từ động đất tự nhiên, nhằm kiểm tra nhiều mô hình khác nhau. Qua nghiên cứu mới, họ đã phân tích sóng địa chấn từ những trận động đất xảy ra từ thập niên 1960.

“Sóng địa chấn từ hai trận động đất tương tự thường có dạng sóng giống nhau và được ghi nhận từ cùng một trạm,” nhóm nghiên cứu cho biết. “Nhưng khi sóng từ động đất tương tác với lõi trong, chúng thể hiện dạng sóng và thời gian tới khác nhau, cho thấy sự khác biệt trong cấu trúc của lõi trong.”

Bằng cách sử dụng sóng địa chấn, nhóm đã suy ra mô hình vòng quay của lõi trong trong vài thập kỷ qua, đưa ra những phát hiện mới về quá trình này và sự liên kết của nó với các lớp khác của Trái đất. Họ nhận thấy lõi trong quay nhanh hơn lớp phủ và lớp vỏ theo chiều từ tây sang đông từ đầu thập niên 1970 cho đến khoảng năm 2009, sau đó, vòng quay có vẻ như tạm ngưng từ năm 2009 đến 2011. Kể từ thời điểm đó, tốc độ quay của lõi trong bắt đầu có xu hướng đảo chiều. Những sự thay đổi này có thể nằm trong chu kỳ dao động kéo dài gần 70 năm.

Trái đất được cấu tạo từ nhiều lớp. Ở ngoài cùng là lớp vỏ, chủ yếu cấu thành từ đá cứng và có độ dày từ 32 đến 48 km ở khu vực lục địa, trong khi ở đại dương, độ dày trung bình khoảng 6,4 km. Dưới lớp vỏ là lớp phủ dày khoảng 2.900 km, chiếm 84% thể tích của Trái đất. Lớp này chủ yếu là đá đặc và ở thể rắn, nhưng một số khu vực có thể bị chảy dưới áp suất lớn.

Tiếp theo là lõi Trái đất, được chia thành lõi trong và lõi ngoài. Lõi ngoài dày khoảng 2.253 km và chủ yếu được cấu thành từ sắt lỏng và nickel, trong khi lõi trong có độ dày khoảng 1.207 km, chủ yếu hình thành từ sắt và một lượng nhỏ nickel cùng với nhiều nguyên tố khác. Hai yếu tố chính tác động đến lõi trong là lực điện từ và trọng lực. Từ trường của Trái đất, được hình thành từ sự chuyển động của chất lỏng trong lõi ngoài, tác động tạo ra vòng quay cho lõi trong, trong khi trọng lực giữa lõi trong và lớp phủ cũng tạo ra sự khác biệt lớn về đặc điểm vật lý, kéo lõi trong về phía điểm cân bằng.

Nhận định từ các nhà nghiên cứu cho thấy, “Nếu hai lực này không cân bằng, lõi trong sẽ tăng tốc hoặc giảm tốc.” Họ cũng cho rằng “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 có thể liên quan đến các biến đổi định kỳ khác trong quan sát địa vật lý, bao gồm sự thay đổi từ trường và độ dài ngày đêm.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng lưu ý rằng có nhiều hạn chế trong nghiên cứu, bao gồm việc thiếu dữ liệu địa chấn từ trước năm 1990. “Chúng tôi chưa thể quan sát đầy đủ chu kỳ của dao động 70 năm chỉ với dữ liệu chưa đến 6 thập kỷ,” họ cho biết. “Nhiều dữ liệu địa chấn cũ chủ yếu còn ghi trên giấy và khá khó khăn trong việc tiếp cận.”