Khám Phá Quy Luật Quay Của Lõi Trái Đất: Những Thông Tin Thú Vị

Các nhà khoa học vừa công bố một nghiên cứu đầy hấp dẫn trên tạp chí Nature Geoscience, cho thấy rằng trong tương lai gần, lõi của Trái Đất có thể bắt đầu quay theo một chiều hướng hoàn toàn mới. Điều này mở ra một hướng nghiên cứu mới cho việc hiểu rõ hơn về cấu trúc và hoạt động của hành tinh chúng ta.

Trở lại giữa những năm 1990, một nhóm nghiên cứu do Xiaodong Song tại Phòng thí nghiệm SinoProbe thuộc Trường Trái Đất và Khoa học Vũ trụ của Đại học Bắc Kinh phối hợp với Paul Richards từ Đại học Columbia đã cung cấp bằng chứng đầu tiên về chuyển động quay độc lập của lõi trong. Họ phát hiện rằng lõi trong xoay từ tây sang đông, tốc độ quay này nhanh hơn so với các lớp bên ngoài như lớp phủ và lớp vỏ địa cầu. Sự quay này chủ yếu bị ảnh hưởng bởi các yếu tố từ trường và điện bên trong lớp lõi ngoài lỏng, cùng với sự tương tác hấp dẫn với lớp phủ.

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

Dù có những phát hiện quan trọng, vẫn có nhiều câu hỏi chưa được giải quyết liên quan tới chiều quay của lõi trong, đặc biệt là tốc độ quay của nó. Để trả lời các câu hỏi này, nhóm nghiên cứu đã thu thập thêm dữ liệu dài hạn và kiểm tra nhiều mô hình khác nhau, mang lại những dự đoán mới đầy thú vị. Họ phân tích sóng địa chấn từ các trận động đất tự nhiên từ những năm 1960 để tìm hiểu hoạt động bên trong của lõi Trái Đất.

“Sóng địa chấn từ hai trận động đất lặp lại thường có dạng sóng tương tự xuất phát từ cùng một trạm”, nhóm nghiên cứu cho biết. “Tuy nhiên, khi sóng đó tương tác với lõi trong của Trái Đất, chúng lại thể hiện biến đổi khác nhau bởi những cấu trúc khác biệt của lõi trong”.

Bằng cách sử dụng sóng địa chấn, nhóm đã dựng lại mô hình vòng quay của lõi trong trong vài thập kỷ, qua đó phơi bày những chi tiết mới về quá trình này và mối quan hệ của nó với các lớp khác của Trái Đất. Kết quả cho thấy, từ khoảng đầu những năm 1970 đến 2009, lõi trong quay theo chiều tây sang đông nhanh hơn so với lớp phủ và lớp vỏ. Tuy nhiên, từ năm 2009 đến 2011, quá trình quay dường như tạm ngưng, và sau giai đoạn này, nó bắt đầu có dấu hiệu đảo chiều.

Trái đất được cấu thành từ nhiều lớp khác nhau. Lớp ngoài cùng là lớp vỏ, dày khoảng 32 – 48 km trên đất liền và khoảng 6,4 km dưới đại dương. Phía dưới lớp vỏ là lớp phủ, dày khoảng 2.900 km, chiếm đến 84% thể tích Trái đất và chủ yếu ở dạng rắn. Nằm sâu bên dưới là lõi Trái Đất, được chia thành lõi trong và lõi ngoài. Lõi ngoài, dày khoảng 2.253 km, chủ yếu là sắt lỏng và nickel, trong khi lõi trong dày khoảng 1.207 km, gồm chủ yếu là sắt và một lượng nhỏ nickel cùng các nguyên tố khác.

Có hai yếu tố chính ảnh hưởng đến lõi trong: đầu tiên là lực điện từ, khi mà từ trường của Trái Đất được tạo ra từ chuyển động của chất lỏng trong lõi ngoài tác động lên lõi trong, và thứ hai là trọng lực giữa lõi trong và lớp phủ. Lõi trong và lớp phủ có những đặc tính vật lý khác nhau, do đó trọng lực kéo lõi trong về điểm cân bằng.

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

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng thời gian dữ liệu địa chấn hiện có còn hạn chế. “Chúng tôi chưa đủ thời gian để quan sát vòng tuần hoàn đầy đủ của dao động 70 năm, bởi dữ liệu hiện có chưa đầy 6 thập kỷ. Các trạm địa chấn kỹ thuật số hiện đại chỉ được triển khai từ những năm 1990, còn dữ liệu cổ điển ghi chép trên giấy thì khá khan hiếm và khó tiếp cận”, nhóm nghiên cứu giải thích.