Các sách giáo khoa địa lý thường dạy Trái đất chỉ có bốn lớp: lớp vỏ (1), lớp phủ manti (2), lõi ngoài lỏng (3) và lõi trong rắn (4). Các nhà khoa học hiện đã tiết lộ một lớp mới, độc đáo có thể hỗ trợ thông tin về sự phát triển của từ trường Trái đất. Lớp này có thể được tìm thấy bên trong lõi trong rắn.
Trong một nghiên cứu được công bố tuần trước, hai nhà địa chấn học tại Đại học Quốc gia Úc đã tìm thấy bằng chứng mới về một khối cầu kim loại rắn có độ dày 640 km ở trung tâm lõi bên trong của Trái đất, tương tự như quả bóng nhỏ của Nga.
Tương tự như các thành phần lõi khác, lớp mới, còn được gọi là lớp 5, được tạo thành từ hợp kim sắt-niken. Tuy nhiên, nghiên cứu chỉ ra rằng nó có cấu trúc tinh thể khác khiến sóng xung kích từ động đất dội lại qua lớp này với tốc độ khác với tốc độ của lõi bao quanh.
Theo Tiến sĩ Phạm Thành Sơn (Thanh-Son Pham), tác giả chính của nghiên cứu, "Rõ ràng, lớp lõi bên trong cùng có gì đó khác với lớp bên ngoài. Chúng tôi cho rằng cách các nguyên tử sắp xếp ở hai khu vực này hơi khác nhau một chút."
Để hiểu rõ hơn về từ trường của Trái đất, từ trường bảo vệ chúng ta khỏi bức xạ có hại trong không gian và hỗ trợ sản xuất sự sống trên hành tinh xanh, các nhà nghiên cứu nghiên cứu lõi trong. Theo các nhà địa chất, lõi bên trong có thể đã hình thành cách đây chưa đầy một tỉ năm, tương đối trẻ trên thang thời gian địa chất. Các tác giả của nghiên cứu giải thích rằng lõi bên trong phát triển ra bên ngoài bằng cách hóa rắn vật liệu từ lõi ngoài lỏng (lõi 3), giải phóng nhiệt và tạo ra các dòng đối lưu. Từ trường của Trái đất được tạo ra bởi sự đối lưu này.
Lõi bên trong (4), được nhà địa chấn học người Đan Mạch Inge Lehmann phát hiện vào năm 1936, chỉ chiếm chưa đến 1% thể tích Trái đất (tâm Trái đất nằm cách bề mặt khoảng 6.400 km). Tuy nhiên, các nhà khoa học phải sử dụng các phép đo trực tiếp để đo lường lõi này do khoảng cách sâu dưới bề mặt và kích thước nhỏ của nó. Thay vào đó, họ nghiên cứu sóng xung kích do động đất gây ra.
Theo Tiến sĩ Phạm Thành Sơn, sóng xung kích hoặc sóng địa chấn có thể lượn qua lại từ bên này sang bên kia của Trái đất giống như một quả bóng bàn khi một trận động đất lớn xảy ra. thuộc vào mật độ, nhiệt độ và thành phần của nó, sóng địa chấn di chuyển với tốc độ khác nhau qua các lớp khác nhau của Trái đất. Các nhà khoa học địa chất sử dụng các thiết bị được gọi là máy đo địa chấn trên khắp thế giới để đo các dao động này và tìm hiểu về hoạt động bên trong Trái đất, giống như bác sĩ nghiên cứu nội tạng của bệnh nhân thông qua chụp X-quang.
Các nhà nghiên cứu đã đề xuất sự tồn tại của lớp thứ 5 hai mươi năm trước bằng cách sử dụng dữ liệu địa chấn. Kể từ đó, bằng chứng về lõi bên trong "theo thời gian càng được củng cố khi ngày càng có nhiều dữ liệu" đã tăng lên. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây hơn của Phạm Thành Sơn đã vượt xa những nghiên cứu trước đó về dữ liệu địa chấn.
Theo Tiến sĩ Sơn, "Bước đột phá trong nghiên cứu này là chúng tôi đã phát hiện ra một cách mới để lấy mẫu ở chính trung tâm của lõi bên trong Trái đất." Do đó, nhóm thậm chí còn có nhiều bằng chứng hơn để chứng minh "lõi bên trong cùng thực sự tồn tại."
Trong nghiên cứu mới, nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy một số trận động đất đi ngang qua đường kính của Trái đất, đôi khi dội qua lại lên đến 5 lần, điều mà các nhà nghiên cứu chưa từng ghi lại "trong lịch sử địa chấn học." Phạm Thành Sơn cũng chỉ ra rằng các nghiên cứu trước đó chỉ ghi lại một lần sóng địa chấn đi qua tâm Trái đất. Họ cũng phát hiện ra rằng sóng địa chấn truyền qua lõi trong cùng với tốc độ khác, thuộc vào hướng của sóng, truyền qua lõi xung quanh với tốc độ khác.
Cụ thể, sóng đi qua lõi trong cùng bị chậm lại khi tiếp cận từ một góc xiên so với đường xích đạo. Khi sóng di chuyển dọc theo đường xích đạo, sóng đi qua lõi bên ngoài bị chậm lại.
Tiến sĩ Sơn giải thích rằng tốc độ khác nhau dựa trên hướng sóng có thể là kết quả của một đặc điểm vật lý được gọi là tính dị hướng, cho phép một vật liệu sở hữu các đặc điểm khác nhau theo các hướng khác nhau. Khi gỗ dễ dàng được chặt dọc theo thớ hơn là chặt ngang thớ, chúng ta thường xuyên quan sát thấy tính bất đẳng hướng.
Ông Phạm Thành Sơn thừa nhận rằng lớp lõi trong cùng này khá nhỏ so với các lớp khác và không nổi bật so với các lớp khác. Ví dụ, nếu bạn đi từ lớp phủ manti đến lớp lõi ngoài, bạn sẽ trải nghiệm các thành phần hóa học khác nhau cũng như chuyển đổi từ phần lớn chất rắn sang chất lỏng. Tuy nhiên, nếu bạn đi từ lõi bên trong đến lõi trong cùng, bạn sẽ chỉ thấy sự chuyển đổi trong cấu trúc tinh thể nhưng vẫn cùng một hợp kim sắt-niken.
John Tarduno, một nhà địa vật lý không tham gia nghiên cứu, cho biết ý tưởng về lõi trong cùng đã được đề xuất trước đây, nhưng dữ liệu mới này củng cố đáng kể cho trường hợp rằng "thực sự có một lõi bên trong cùng (5) với một cấu trúc khác với lõi bên trong (4)."
Theo Tarduno, giáo sư địa vật lý tại Đại học Rochester, "Chính sự tồn tại của lõi trong cùng này khiến chúng tôi nghĩ về cách nó có thể hình thành." Theo các tác giả nghiên cứu, sự hình thành của lõi trong cùng có thể là bằng chứng về "một sự kiện toàn cầu quan trọng trong quá khứ" đã thúc đẩy sự thay đổi ở lõi trong của Trái đất.
Tarduno, người nghiên cứu cách lõi bên trong có thể hình thành, có ý tưởng độc đáo. Nghiên cứu của ông cho thấy rằng sự hình thành của lõi trong cùng này có thể liên quan đến kiến tạo mảng cách đây hàng trăm triệu năm. Ông cho rằng các mảng dày của lớp vỏ đại dương chìm xuống cho đến khi chúng chất đống ở đáy lớp phủ manti, ảnh hưởng đến cách nhiệt thoát ra khỏi lõi. Điều này sau đó đã thay đổi cách lõi bên trong phát triển.
Theo Tarduno, "phân tích mới rất thú vị vì nó củng cố bằng chứng" cho cơ chế kiến tạo mảng lục địa của ông. Tarduno, người đã công bố phát hiện của mình vào năm ngoái, giải thích: "Những gì chúng ta có thể đang xem xét ở lõi trong cùng bên trong lõi rắn thực sự là một tín hiệu về sự thay đổi của chế độ kiến tạo mảng.
Cả Tarduno và Phạm Thành Sơn đều khẳng định rằng việc hiểu nguồn gốc của các lớp lõi bên trong có thể giúp con người hiểu thêm về cách từ trường hình thành ở các hành tinh hoặc rộng hơn là cách sự sống có thể tồn tại trên Trái đất và các hành tinh khác.
Theo Tarduno, "Sự hình thành của lõi bên trong là cực kỳ quan trọng để tạo ra một hành tinh có thể tồn tại lâu dài vì lõi bên trong cung cấp năng lượng cho từ trường, lớp lá chắn từ tính. Nếu không có lá chắn đó, hành tinh của chúng ta sẽ dần mất hết nước (do gió mặt trời thổi bay ra vũ trụ).
Theo Tarduno, tìm hiểu thêm về lõi bên trong "đến lượt nó có thể giúp dạy chúng ta nhiều hơn về cách các hành tinh khác có thể hoặc không thể ở được."
Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống