Lõi Trái đất tan chảy và đóng băng cùng lúc

Một nghiên cứu mới phát hiện, lõi bên trong của Trái đất vừa tan chảy vừa đóng băng cùng lúc do sự lưu thông sức nóng trong lớp phủ không bền vững. Phát hiện này có thể giúp các nhà khoa học hiểu được cách hình thành lõi bên trong của Trái đất cũng như việc lõi bên ngoài đóng vai trò như một “máy phát địa cầu” sản sinh nhiệt từ trường của hành tinh chúng ta như thế nào.

Tờ Daily Mail dẫn lời tiến sĩ Jon Mound thuộc Đại học Leeds (Anh), đồng tác giả nghiên cứu mới, cho biết: “Nguồn gốc của từ trường Trái đất vẫn là một bí ẩn đối với các nhà khoa học. Chúng ta không thể tới và thu thập các mẫu từ trung tâm của Trái đất. Do đó, chúng ta phải dựa vào các phép đo lường bề mặt và mô hình máy tính để tìm hiểu những gì đang xảy ra trong lõi”.

Lõi bên trong của Trái đất là một quả bóng bằng sắt đặc có kích thước của Mặt trăng. Quả bóng này được bao quanh bởi một lõi ngoài rất năng động bao gồm chủ yếu là một hỗn hợp sắt và niken lỏng, một lớp phủ sền sệt và một lớp vỏ cứng hình thành bề mặt nơi chúng ta sống.

Qua hàng triệu năm, Trái đất đã được làm lạnh từ trong ra ngoài, khiến lõi sắt nóng chảy bị đóng băng một phần và trở nên đông đặc lại. Lõi bên trong sau đó liên tục phát triển với tốc độ khoảng 1mm/năm khi các tinh thể sắt đóng băng và hình thành một khối rắn.

Nhiệt tỏa ra khi khí làm mát lõi chảy từ phần lõi tới lớp phủ và vỏ Trái Đất thông qua một quá trình được gọi là đối lưu. Giống như một chảo nước sôi lên bếp, các dòng đối lưu làm dịch chuyển lớp phủ ấm tới bề mặt và đưa lớp phủ mát trở lại lõi. Lượng nhiệt thoát ra này cung cấp lực cho “máy phát địa cầu” và cùng với việc Trái Đất quay tạo ra từ trường.

Các nhà khoa học gần đây đã bắt đầu nhận ra rằng, lõi bên trong có thể đang tan chảy cũng như đóng băng, nhưng vẫn có nhiều tranh cãi về việc làm sao điều đó có thể xảy ra khi toàn bộ phần sâu bên trong Trái đất đang bị làm mát.

Tuy nhiên, tiến sĩ Mound và các đồng nghiệp nghiên cứu hiện tin rằng họ đã giải quyết được bí ẩn trên. Sử dụng một mô hình máy tính về sự đối lưu trong phần lõi ngoài cùng với các dữ liệu địa chấn, họ phát hiện dòng chảy nhiệt tại ranh giới lõi – lớp phủ thay đổi tùy thuộc vào cấu trúc của lớp phủ đè lên trên. Trong một số khu vực, sự thay đổi này đủ lớn để buộc nhiệt từ lớp phủ quay trở lại lõi, gây nóng chảy cục bộ.

Mô hình nghiên cứu cũng cho thấy, dưới các vùng hoạt động địa chấn tích cực xung quanh “Vành đai lửa” Thái Bình Dương, nơi các mảng kiến ​​tạo đang trải qua quá trình di chuyển, những tàn tích lạnh của các mảng đại dương ở đáy lớp phủ thu rút rất nhiều nhiệt từ lõi. Sự làm mát lớp phủ bổ sung này tạo ra việc chảy xuôi dòng vật liệu lạnh qua phần lõi ngoài và đóng băng ở lõi bên trong.

Ngược lại, tại hai khu vực lớn dưới châu Phi và Thái Bình Dương – nơi lớp phủ thấp nhất nóng hơn mức trung bình, có ít nhiệt nóng chảy từ lõi ra bên ngoài. Phần lõi bên ngoài dưới những khu vực này có thể trở nên đủ ấm nóng để nó bắt đầu làm tan chảy trở lại phần lõi rắn bên trong.