Trong những năm qua, các nghiên cứu địa chấn đã phát hiện ra một số dị thường ở khu vực giữa lõi và lớp phủ của Trái đất, và họ cho rằng đó là kết quả của các quá trình hoạt động trong lớp phủ. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature cho thấy các dị thường này trên thực tế có thể liên quan đến lõi Trái đất.
Như chúng ta đã biết, Trái đất được bao gồm 3 lớp: lớp vỏ, lớp phủ và lõi. Mỗi lớp này là phân thành các lớp nhỏ hơn, chẳng hạn lõi sẽ bao gồm lõi ngoài và lõi trong. Trừ lõi ngoài ở dạng lỏng thì tất cả các lớp còn lại chủ yếu ở dạng rắn.
Theo giải thích của các tác giả trong nghiên cứu, tại ranh giới giữa lõi Trái đất và lớp phủ là một mặt phân cách giữa lớp phủ silicat ở dạng rắn và lõi ngoài kim loại ở dạng lỏng. Cấu trúc cũng như động lực học trong mặt phân cách này là cơ sở để hiểu được sự truyền nhiệt và vật chất trên hành tinh của chúng ta. Thông qua hình ảnh địa chấn, các nhà khoa học có thể khám phá các cấu trúc kích thước nhỏ ở ranh giới giữa lõi và lớp phủ của Trái đất. Những “dị thường” này được đặc trưng bởi sự khác biệt về tốc độ và mật độ so với vùng lõi hoặc lớp phủ thông thường xung quanh.
Nghiên cứu mới đặc biệt tập trung vào lõi ngoài của Trái đất, nằm cách bề mặt khoảng 3000 km. Khu vực này được tạo thành từ một lớp dày hợp kim sắt ở dạng lỏng, có tác động lớn đến việc tạo ra từ trường và khả năng sinh sống trên bề mặt Trái đất. Rõ ràng, các nhà nghiên cứu không thể tiếp cận lõi trong thực tế, nhưng có thể tiến hành nghiên cứu trong điều kiện tương tự trong phòng thí nghiệm. Và đây chính là điều mà các tác giả của nghiên cứu đã làm.
Một trong những tác giả của nghiên cứu, nhà địa chất học Suyu Fu từ Đại học bang Arizona, viết trong một email gửi cho Motherboard: “Chúng tôi đã tiến hành các thí nghiệm để xem điều gì sẽ xảy ra khi chúng tôi kết hợp hợp kim sắt-hydro ở dạng lỏng với silicon trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao, giống như những điều kiện được tìm thấy ở lõi ngoài”.
Fu cho biết thêm: “Chúng tôi phát hiện ra rằng có các tinh thể giàu silic hình thành trong kim loại sắt dạng lỏng (hay tuyết giàu silic) và chúng nhẹ hơn chất lỏng ở lõi ngoài, khiến chúng nổi lên trên ranh giới giữa lõi kim loại và lớp phủ đá (chứ không phải chìm xuống)”.
Fu lưu ý rằng quá trình này có thể tạo ra một đống tuyết giàu silic, có thể giúp chúng ta hiểu một số cấu trúc kỳ lạ được tìm thấy ở ranh giới lõi-lớp phủ của Trái đất.
Ông viết: “Nghiên cứu của chúng tôi làm sáng tỏ nguyên nhân của hai dị thường vận tốc sóng địa chấn riêng biệt ở ranh giới lõi-lớp phủ của Trái đất, đó là các vùng cực chậm ở phần lớp phủ và vùng lõi trong ở dạng rắn”.
“Mặc dù các vùng chậm trước đây được cho là có liên quan chủ yếu đến các quá trình trong lớp phủ, nhưng nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng một số trong số chúng có thể được tạo ra bởi các quá trình xảy ra ở lõi ngoài. Đối với vùng lõi rắn, một số nhà nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng sự kết tủa của các nguyên tố nhẹ ở lõi ngoài có thể là nguyên nhân. Chúng tôi đã tìm thấy bằng chứng cho thấy hiện tượng ‘tuyết’ silic có thể là nguyên nhân của các quan sát thu được tại vùng lõi rắn”.
Mặc dù tồn tại dưới chân chúng ta, nhưng vẫn còn rất nhiều điều chúng ta chưa biết về bên trong Trái đất, đặc biệt là phần lõi. Mới tháng trước, các nhà khoa học đã công bố một nghiên cứu cho thấy rằng lõi trong trên thực tế đã dừng lại và có thể đang đảo ngược chiều quay, điều này sẽ giải thích một số hiện tượng mang tính chu kỳ. Và gần đây hơn, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng có cả một khu vực của Trái đất nằm ở độ sâu 100 dặm bên dưới bề mặt mà cho đến nay vẫn chưa được phát hiện.
Những phát hiện mới có ý nghĩa đối với việc hiểu quá trình hóa học ở sâu bên trong của Trái đất. Như Fu đã giải thích, nghiên cứu đã tiết lộ rằng một số đá núi lửa được tìm thấy trên các đảo đại dương, chẳng hạn như Hawaii, có chứa một dấu hiệu hóa học tương tự như dấu hiệu hóa học của lõi Trái đất.
“Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng nếu các tinh thể giàu silic từ lõi Trái đất trộn với các silicat của lớp phủ để tạo thành các vùng vận tốc cực thấp này, thì chúng có thể cung cấp nguồn cho các dấu hiệu hóa học giống như lõi được tìm thấy trong đá núi lửa”.
Theo Vice
Văn Thiện biên dịch
