Khám Phá Chuyển Động Của Lõi Trái Đất: Nguy Cơ Đảo Chiều Quay

Gần đây, một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Geoscience cho thấy rằng chiều quay của lõi trong Trái đất có thể có khả năng thay đổi trong vòng vài thập kỷ tới. Phát hiện này mở ra nhiều câu hỏi thú vị về cấu trúc và sự hoạt động của hành tinh chúng ta.

Vào giữa những năm 1990, một nhóm các nhà nghiên cứu, bao gồm Xiaodong Song từ Phòng thí nghiệm SinoProbe thuộc Đại học Bắc Kinh và Paul Richards từ Đại học Columbia, đã công bố những bằng chứng đầu tiên cho thấy lõi trong của Trái đất có thể quay độc lập. Họ quan sát rằng lõi trong đang xoay theo chiều từ tây sang đông và với tốc độ nhanh hơn các lớp khác như lớp vỏ và lớp phủ. Chiều quay này chủ yếu bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng từ và điện trong lõi ngoài lỏng, cùng với sự tương tác hấp dẫn với lớp phủ bên ngoài.

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

Dù đã có những phát hiện ban đầu, nhiều vấn đề liên quan đến tốc độ quay của lõi trong vẫn chưa được giải quyết. Để làm sáng tỏ những vấn đề này, Song và cộng sự Yi Yang đã tiếp tục thực hiện các nghiên cứu sâu hơn với dữ liệu thu thập trong thời gian dài. Họ phân tích sóng địa chấn từ các trận động đất từ thập niên 1960 để đánh giá mô hình chuyển động của lõi trong.

Nhóm nghiên cứu cho biết: “Sóng địa chấn từ hai trận động đất lặp lại thường có dạng sóng giống nhau đến từ cùng một trạm. Tuy nhiên, khi sóng đến từ những trận động đất tương tự tương tác với lõi trong của Trái đất, chúng lại thể hiện những dạng sóng và thời gian tới khác nhau, phản ánh những cấu trúc khác nhau tại lõi trong.”

Với sự giúp đỡ của sóng địa chấn, các nhà khoa học đã có thể suy diễn mô hình vòng quay của lõi trong trong những thập kỷ qua. Kết quả cho thấy, từ đầu thập niên 1970 đến khoảng năm 2009, lõi trong đã quay nhanh hơn cả lớp phủ và lớp mặt của Trái đất theo chiều từ tây sang đông. Tuy nhiên, từ năm 2009 đến năm 2011, tốc độ quay dường như đã tạm ngừng lại, và sau đó có dấu hiệu đảo chiều.

Trái đất được cấu thành bởi nhiều lớp khác nhau, với lớp ngoài cùng là lớp vỏ mỏng, chủ yếu làm từ đá cứng, dày khoảng 32-48 km trên các lục địa và trung bình 6,4 km ở đại dương. Dưới lớp vỏ là lớp phủ, dày khoảng 2900 km, chứa vật liệu đá rắn hơn và chủ yếu trong trạng thái rắn, mặc dù ở một số khu vực, đá có thể bị chảy dưới áp lực cao.

Beneath the mantle lies the Earth’s core, which is divided into the outer core and the inner core. The outer core is about 2,253 km thick and consists mainly of liquid iron and nickel, while the inner core is a solid mass, approximately 1,207 km in diameter, composed mainly of iron and a small amount of nickel along with other elements. Two primary forces influence the inner core: electromagnetic forces and gravity. The Earth’s magnetic field is generated by the movement of fluid in the outer core, and this magnetic field affects the rotation of the inner core. The different physical characteristics between the inner core and the mantle lead to gravitational forces that tend to pull the inner core toward equilibrium.

Các chuyên gia cho biết: “Nếu hai lực không được cân bằng, lõi trong sẽ có xu hướng tăng tốc hoặc giảm tốc khi có sự tương tác.” “Chu kỳ dao động 70 năm của lõi trong nhiều khả năng bị ảnh hưởng bởi lực điện từ và trọng lực, và điều này có thể liên quan đến những thay đổi định kỳ trong các thông số địa vật lý khác, chẳng hạn như độ dài ngày hoặc thay đổi trong từ trường.”

Tuy nhiên, tác giả Song và đồng sự cũng thừa nhận rằng nghiên cứu gặp một số hạn chế do thời gian thu thập dữ liệu địa chấn còn thiếu. “Chúng tôi chưa hoàn thành quan sát chu kỳ đầy đủ của dao động 70 năm với dữ liệu hiện có, vì nhiều dữ liệu cũ còn rất hiếm và khó tiếp cận,” nhóm nghiên cứu cho biết.