Các nhà nghiên cứu thuộc ĐH Leeds, San Diego và Viện công nghệ Ấn Độ cho biết lớp lõi trong cùng của Trái đất đang tan chảy và đóng băng đồng thời do tuần hoàn nhiệt ở lớp phủ bên ngoài.
Phát hiện này được xuất bản trên tạp chí Nature 19/5.
Giải thích về nghiên cứu, TS Jon Mound thuộc ĐH Leeds nói "Nguồn gốc từ trường Trái đất vẫn là một bí ẩn đối với giới khoa học. Chúng ta không thể nhặt được các mẫu từ trung tâm Trái đất, vì vậy chúng ta phải dựa vào đo lường bề mặt và mô hình máy tính để biết những gì đang xảy ra bên trong lõi Trái đất".
TS Mound cho biết mô hình của nhóm nghiên cứu cung cấp một giải thích khá đơn giản, theo đó, toàn bộ đông lực của lõi Trái đất, theo một cách nào đó được liên kết với các kiến tạo mảng. “Nếu mô hình của chúng tôi được xác minh, đó sẽ là bước tiến lớn hướng tới hiểu biết sự hình thành của lõi trong của Trái đất, đồng thời giúp tìm hiểu bằng cách nào lõi Trái đất lại phát sinh từ trường", Mound nói.
Cấu tạo Trái đất [Ảnh: Clearclouds]
Lõi trong của Trái đất là một quả bóng sắt nóng chảy. Quả bóng này được bao quanh bởi lõi ngoài gồm hợp kim lỏng sắt-niken cùng 1 số nguyên tố nhẹ khác, tiếp đến là lớp phủ sền sệt và ngoài cùng là lớp vỏ rắn nơi bề mặt chúng ta đang sống. Qua hàng tỉ năm, Trái đất lạnh từ trong ra ngoài khiến lõi sắt nóng chảy một phần đông lại và hóa rắn. Lõi trong Trái đất phát triển với tốc độ 1mm/năm khi sắt định hình thành khối rắn.
Nhiệt độ khi lõi lạnh đi từ lõi tỏa ra lớp phủ đến lớp vỏ gọi là quá trình đối lưu. Giống như một chảo nước sôi trên bếp lò, những dòng đối lưu chuyển lớp phủ ấm lên bề mặt và mang lớp phủ lạnh về phía lõi. Điều này làm thoát nhiết và đồng thời khiến Trái đất phát sinh từ trường.
Gần đây, các nhà khoa học bắt đầu nhận thây rằng lõi trong Trái đất có thể tan chảy cũng như đông lại, nhưng vẫn có nhiều tranh cãi về quá trình lạnh đi ở sâu bên trong Trái đất. Bây giờ, các nhà nghiên cứu tin rằng họ đã giải thích được bí ẩn đó.
Bằng việc sử dụng mô hình máy tính về sự đối lư trong lõi ngoài kết hợp với dữ liệu địa chấn, họ cho thấy rằng dòng nhiệt tại vùng biên của lõi và lớp phủ khác nhau tùy thuộc và cấu trúc của lớp phủ. Ở một số vùng, có thể xảy ra việc nhiệt độ ko thoát khỏi lớp phủ mà quay ngược vào lõi gây tan chảy cục bộ.
Mô hình cho thấy một lớp kiến tạo hải dương bị hút chìm vào lớp phủ.
Mô hình cũng cho thấy bên dưới những khu vực hoạt động địa chấn xung quanh "vành đai lửa" Thái Bình Dương, các kiến tạo đại dương bị rút vào lớp phủ hút rất nhiều nhiệt từ lõi. Điều này làm mát thêm lớp phủ và phát sinh dòng vật liệu lạnh chảy xuyên qua lõi ngoài và làm đông cục bộ tại lõi trong.
Ngược lại, ở 2 vùng rộng lớn bên dưới châu Phi và Thái Bình Dương nơi lớp phủ mỏng nhất lại nóng hơn bình thường, ít nhiệt tỏa ra từ lõi. Lõi ngoài bên dưới những vùng này đủ nóng để làm tan chảy ngược lại lõi trong.
TS Sebastian Rost, ĐH Leeds cho biết "Mô hình cho phép chúng tôi giải thích một số phép đo địa chấn đã từng cho thấy rằng có một lớp chất lỏng đặc xung quanh lõi trong. Lí thuyết tan chảy cục bộ có thể giúp lí giải những quan sát địa chấn khác, ví dụ: tại sao sóng địa chấn từ những vụ động đất lan nhanh hơn ở một số phần ở lõi so với những phần khác".
Quá trình đo sức nóng của Trái đất diễn ra trong môi trường áp suất cao và nhiệt độ khắc nghiệt - Ảnh: ISTOCK
Sự tiến hóa của Trái đất là câu chuyện về sự nguội lạnh của nó. Cách đây 4,5 tỉ năm, Trái đất được bao phủ bằng đá nóng chảy [magma] ở sâu dưới đại dương, tạo nên nhiệt độ khắc nghiệt phổ biến trên bề mặt của nó. Trải qua hàng triệu năm, bề mặt Trái đất nguội đi tạo thành một lớp vỏ giòn.
Năng lượng nhiệt khổng lồ từ bên trong Trái đất khi nó chuyển động vẫn thoát ra ngoài thông qua hoạt động của núi lửa, lớp phủ đối lưu [là lớp đá nhớt nằm dưới lớp vỏ và trên lớp lõi] và mảng kiến tạo [lớp vỏ bên ngoài của Trái đất được chia thành nhiều phần gọi là "mảng kiến tạo"].
Tuy nhiên nhiều năm qua, các nhà khoa học đã đi tìm giải đáp cho câu hỏi: Làm thế nào để Trái đất nguội đi nhanh và mất bao lâu để quá trình làm mát liên tục này dừng lại?
Các nhà khoa học ở ETH Zurich đã chứng minh sự thoát nhiệt bên trong vỏ Trái đất nằm ở tính dẫn nhiệt của các khoáng chất nằm giữa ranh giới lõi và lớp phủ của Trái đất.
Lớp ranh giới này bao gồm lớp đá nhớt của lớp phủ Trái đất tiếp xúc trực tiếp với sự nóng chảy sắt - niken của lớp lõi. Giữa hai lớp tiếp xúc sẽ có rất nhiều nhiệt từ lõi Trái đất thoát ra ở đây.
Khoáng chất Bridgmanite hình thành nên lớp ranh giới này. Đây là khoáng chất chiếm phần lớn của Trái đất, bao gồm hợp chất silicate - perovskite [các vật liệu gốm có cấu trúc tinh thể giống với cấu trúc của vật liệu gốm calci titanat, CaTiO3].
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu gặp khó khăn trong việc ước tính lượng nhiệt mà khoáng chất này truyền từ lõi Trái đất đến lớp phủ, vì việc xác minh bằng thực nghiệm gần như không thể thực hiện.
Giáo sư Motohiko Murakami và các đồng nghiệp từ Viện Khoa học Carnegie ở bang Washington [Mỹ] đã phát triển một hệ thống đo lường tinh vi, cho phép họ đo độ dẫn nhiệt của Bridgmanite trong phòng thí nghiệm, dưới các điều kiện áp suất và nhiệt độ phổ biến bên trong Trái đất.
"Hệ thống đo lường này cho chúng tôi thấy độ dẫn nhiệt của Bridgmanite cao hơn khoảng 1,5 lần so với giả định từ trước đến nay", ông Murakami nói. Điều này cho thấy rằng dòng nhiệt từ lõi vào lớp phủ cũng cao hơn so với suy nghĩ trước đây.
"Kết quả nghiên cứu của chúng tôi có thể cung cấp một cái nhìn mới về sự tiến hóa động lực học của Trái đất. Nghiên cứu cho rằng Trái đất, giống như các hành tinh đá khác là sao Thủy và sao Hỏa, đang nguội đi", ông Murakami giải thích.
GIA MINH
Hay nhất
- Tại sao lõi Trái Đất có nhiệt độ rất nóng?Đó là do sự kết hợp của hoạt động phóng xạ [các chất phóng xạ trong Trái Đất sinh ra nhiệt] và nhiệt còn dư lại từ sự hình thành của Trái Đất.
Hình minh họa: Tại sao nhiệt độ trong ruột trái đất lại cao. Bách Khoa Tri Thức
[Nguồn ảnh: Internet]
Bề mặt trái đất được bao bọc bằng một cái vỏ bằng đá, dày độ vài ba chục ki-lô-mét. Càng đi sâu khoảng 20m trong lòng đất thì nhiệt độ tăng lên 1oC rồi. Nếu đào sâu xuống trong lòng đất khoảng 3,5km thì nhiệt độ ở đó đủ để làm sôi nước. Nếu đào sâu nữa, thí dụ, đến độ sâu khoảng 45km thì nhiệt độ khoảng 1.250oC. Ở nhiệt độ này, đá xanh cũng bắt đầu nóng chảy. Các nhà khoa học cho rằng ở trung tâm trái đất, nhiệt độ lên tới 6.000oC.
Vỏ trái đất gồm hai lớp. Lớp trên tạo nên lục địa [kể cả phần đáy biển] và chất liệu cấu tạo nói chung là đá granite. Dưới lớp đá granite này là lớp đá đen rất cứng gọi là đá “ba-dan”. Lớp đá này làm nền nâng đỡ cả lục địa lẫn đáy đại dương. Trong lòng trái đất người ta cho rằng đó là trái cầu vĩ đại làm bằng sắt nóng chảy. Trái cầu này có bán kính vào khoảng 6.500km.
Tại sao ruột trái đất lại có tình trạng như vậy? Theo hầu hết các thuyết khoa học thì mặt trời và trái đất trước kia có mối quan hệ nào đấy. Cũng theo hầu hết các thuyết khoa học thì trái đất có thời là một khối khí nóng bỏng quay cuồng, lỏng rồi đặc lần lần và bắt đầu quay đều đặn quanh mặt trời. Thời gian trôi đi, các khối khí ấy nguội dần và khối lượng kia từ từ thu nhỏ kích thước [vì nó trở nên đặc dần nên giảm thể tích]. Khi quay như vậy, khối khí ấy lần lần có dạng khối cầu. Nhưng nó vẫn nóng đỏ và quay theo theo quỹ đạo này vì sức hút của mặt trời.
Trái đất từ từ nguội đi, vỏ của nó tạo nên bề mặt trái đất. Không ai biết chắc cần thời gian là bao lâu để vỏ trái đất hình thành. Nhưng ở phía dưới lớp vỏ thì ruột địa cầu vẫn còn nóng và đến ngày nay vẫn vậy.
Từ Khóa:
Tại sao nhiệt độ trong ruột trái đất lại cao || Bách Khoa Tri Thức || Khám phá thế giới
Người Neánderthal như thế nào
Người Neánderthal như thế nào
Để tìm hiểu quá trình phát triển của loài người đã diễn ra như thế nào, các nhà khảo cổ học phải nghiên cứu bất cứ thứ gì do người tiền sử để lại mà họ tìm thấy được. Những di tích, di chỉ ấy có thể là một dụng cụ, một đồ dùng nhà bếp, một bộ xương hay một