Khám Phá Sự Đảo Chiều Quay Của Lõi Trái Đất: Những Phát Hiện Đáng Chú Ý

Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature Geoscience vào ngày 23/1 đã đưa ra những thông tin thú vị về khả năng thay đổi chiều quay của lõi trong Trái đất trong tương lai gần. Các nhà khoa học dự đoán rằng sự chuyển động này có thể bắt đầu diễn ra chỉ trong vài thập kỷ tới.

Trở lại vào giữa thập niên 1990, nghiên cứu của Xiaodong Song và Paul Richards đã lần đầu tiên chứng minh rằng lõi trong của Trái đất có thể quay một cách độc lập. Theo phát hiện của họ, lõi trong quay theo chiều từ tây sang đông và có tốc độ nhanh hơn so với các lớp khác như lớp phủ và lớp vỏ. Chiều quay này bị chi phối chủ yếu bởi hiệu ứng từ và điện bên trong lớp lõi ngoài lỏng cùng với sự tương tác hấp dẫn từ lớp phủ.

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

Dù đã có những phát hiện quan trọng, vẫn còn nhiều câu hỏi chưa được giải đáp xung quanh sự quay của lõi trong, đặc biệt là khi xem xét tốc độ và các yếu tố khác liên quan. Để làm rõ hơn về vấn đề này, Song cùng đồng nghiệp Yi Yang, thuộc Phòng thí nghiệm SinoProbe, đã tiếp tục thu thập và phân tích dữ liệu trong thời gian dài hơn nhằm kiểm tra nhiều mô hình khác nhau. Nghiên cứu mới nhất của họ dựa trên việc phân tích các sóng địa chấn phát sinh từ những trận động đất tự nhiên đã diễn ra từ thập niên 1960.

Nhóm nghiên cứu cho biết: “Sóng địa chấn từ hai trận động đất lặp lại thường có dạng sóng tương tự bắt nguồn từ cùng một trạm, nhưng khi chúng phản ứng với lõi trong của Trái đất, dạng sóng và thời gian đến lại khác nhau vì chúng phản ánh các cấu trúc khác nhau ở lõi trong”.

Nhờ vào việc phân tích sóng địa chấn, các nhà khoa học đã hình dung ra mô hình vòng quay của lõi trong trong khoảng thời gian vài thập kỷ qua, từ đó truyền tải những thông tin mới về quá trình này và sự liên quan với các lớp khác của Trái đất. Phát hiện cho thấy rằng kể từ đầu thập niên 1970 đến khoảng năm 2009, lõi trong quay nhanh hơn nhiều so với lớp phủ và lớp vỏ ngoài, theo chiều từ tây sang đông. Tuy nhiên, từ năm 2009 đến năm 2011, sự quay có vẻ như tạm ngưng lại, và từ đó, vòng quay có dấu hiệu đảo chiều. Các biến đổi này có khả năng phản ánh chu kỳ dao động kéo dài khoảng 70 năm.

Trái đất được cấu tạo từ nhiều lớp khác nhau. Lớp ngoài cùng là lớp vỏ, chủ yếu là đá cứng, có độ dày vào khoảng 32 – 48 km ở vùng lục địa, nhưng chỉ khoảng 6,4 km ở đại dương. Dưới lớp vỏ là lớp phủ, rộng lớn với độ dày khoảng 2.900 km, chiếm 84% thể tích Trái đất. Lớp này chủ yếu được làm từ đá rắn, mặc dù một số khu vực có thể bị chảy do áp suất cao.

Tiếp theo là lõi Trái đất, được chia thành lõi ngoài và lõi trong. Lõi ngoài, dày khoảng 2.253 km, chủ yếu bao gồm sắt lỏng và nickel, trong khi lõi trong, hình thành từ sắt và một lượng nhỏ nickel cùng nhiều nguyên tố khác, có độ dày khoảng 1.207 km. Hai yếu tố chính tác động đến vận động của lõi trong bao gồm lực điện từ và trọng lực. Chuyển động chất lỏng trong lõi ngoài tạo ra từ trường của Trái đất, có tác động đến lõi trong, làm cho nó quay. Đồng thời, trọng lực giữa lõi trong và lớp phủ cũng tạo ra sự khác biệt về đặc tính vật lý, từ đó kéo lõi trong đến điểm cân bằng.

Theo các nhà nghiên cứu, “Nếu hai lực này không cân bằng, lõi trong sẽ có xu hướng tăng tốc hoặc giảm tốc”. Họ cho rằng chu kỳ dao động 70 năm của lõi trong có thể liên quan đến những biến động điện từ và trọng lực. Điều này cũng tương ứng với những thay đổi định kỳ quan sát được trong các hiện tượng địa vật lý khác, như sự thay đổi từ trường và độ dài của ngày.

Dù vậy, nhóm nghiên cứu cũng thừa nhận vẫn còn một số hạn chế trong quá trình nghiên cứu, như thời gian dữ liệu địa chấn có sẵn hiện nay còn hạn chế. “Chúng tôi vẫn chưa thể quan sát chu kỳ đầy đủ của dao động 70 năm với dữ liệu thu được chỉ trong chưa đầy 6 thập kỷ”, họ nhận xét, đồng thời chỉ ra rằng nhiều dữ liệu địa chấn từ trước hiện vẫn đang được ghi chép thủ công và khó tiếp cận.