Carl Sagan tuyên bố vào năm 1996, trong một trong những cuộc phỏng vấn cuối cùng của nhà thiên văn học: “Chúng ta sống trên một mảnh đá và kim loại xoay quanh một ngôi sao đơn điệu.
Đó là một mô tả đơn giản về Trái đất, nhưng trong một thời gian dài, nhiều nhà khoa học đã chấp nhận nó. Không có cách nào để khám phá trực tiếp bên trong hành tinh của chúng ta; giếng sâu nhất từng được khoan, giếng sâu Kola ở Bắc Cực thuộc Nga, chỉ đi được 0,2% quãng đường tới trung tâm. Vì vậy, ngay cả những bản đồ khoa học tốt nhất trông cũng không đẹp hơn nhiều so với những bức tranh hoạt hình trong sách giáo khoa ở trường trung học cho thấy lớp vỏ bên ngoài, lõi bên trong và một lớp dày gọi là lớp phủ ở giữa.
Nhưng hình ảnh đó đang thay đổi. Các nhà nghiên cứu như Barbara Romanowicz của Đại học California, Berkeley, đang sử dụng sóng địa chấn (động đất) để quét ruột của hành tinh chúng ta, giống như các bác sĩ sử dụng siêu âm để nhìn vào bên trong bệnh nhân. Những gì bạn đang thấy có đầy đủ các chi tiết phức tạp, không phải là một khối khoáng sản nhạt nhẽo, mà là một cảnh quan nội thất phong phú và năng động.
Lớp phủ dường như được phân lớp giống như một củ hành tây, với sự chuyển tiếp lớn ở 250 dặm và 410 dặm phía dưới. Ở cấp độ 410 dặm, các nhà nghiên cứu gần đây đã xác định được một dãy núi khổng lồ trong đất liền, với các đỉnh có lẽ còn cao hơn cả đỉnh Everest. “Mới đây, chúng tôi phát hiện thêm một sự thay đổi nữa cách khoảng 1.000 km [600 miles] chiều sâu,” Romanowicz nói.
Các lớp được phân chia bởi các khối đá nóng bốc lên. Và bên dưới các đám mây, hai đốm màu kỳ lạ có kích thước bằng Úc trôi nổi phía trên lõi, một bên dưới Châu Phi và một bên dưới Thái Bình Dương.
“Càng ngày, chúng tôi càng hiểu rằng đó không phải là hình ảnh hoạt hình tiêu chuẩn của bạn,” Romanowicz nói. “Đối với các nhà địa động lực học, đó là một cuộc cách mạng hoàn toàn.”
Mục lục
bối rối bởi những điểm
Các đốm màu lớp phủ được quan tâm đặc biệt vì tác động của chúng đối với sự sống trên bề mặt. Công trình gần đây của Maria Tsekhmistrenko, một nhà địa chấn học tại Đại học Oxford, xác nhận rằng các đốm màu là nguồn gốc của các chùm khói nóng của lớp phủ và những chùm khói đó có thể gây ra các vụ phun trào siêu núi lửa tàn khốc khi chúng phá vỡ bề mặt.
Nghiên cứu của họ đã tìm thấy các mối liên hệ chi tiết giữa điểm châu Phi và chùm bao phủ Réunion (ngày nay bên dưới đảo Réunion, phía đông Madagascar) đã gây ra một làn sóng phun trào ở Ấn Độ ngày nay 67 triệu năm trước, tạo ra một cú va chạm lớn với tác động của tiểu hành tinh để quét sạch loài khủng long.
Các luồng khác dẫn đến những ngọn núi lửa khổng lồ đã tạo ra Iceland và tiếp tục thúc đẩy hoạt động ầm ầm bên dưới Yellowstone. Tsekhmistrenko cho biết: “Có mối tương quan cao giữa những sự kiện này, biến đổi khí hậu và sự tuyệt chủng hàng loạt trong hàng trăm triệu năm qua.
Tuy nhiên, bản chất của các đốm lớp phủ là một bí ẩn kéo dài, phần lớn là do các sóng địa chấn do Tsekhmistrenko và các đồng nghiệp của ông nghiên cứu chỉ tiết lộ cấu trúc bên trong của hành tinh chúng ta một cách gián tiếp. Sóng di chuyển nhanh hơn hoặc chậm hơn tùy thuộc vào nhiệt độ và thành phần của vật chất mà chúng truyền qua. Các sóng sau đó có thể được phát hiện bằng các thiết bị đo chuyển động của mặt đất trên bề mặt và được phân tích để giải thích các cấu trúc mà chúng đi qua.
Thật không may, phương pháp này không thể dễ dàng phân biệt vật liệu ấm, dày đặc với vật liệu mát hơn, nhẹ hơn. Điều đó để lại rất nhiều chỗ để giải thích.
Sanne Cottaar, nhà địa vật lý tại Đại học Cambridge, người đã lập bản đồ rộng rãi các đốm màu, tin rằng chúng là những khối đá dày đặc chìm xuống đáy lớp phủ sớm trong lịch sử Trái đất. “Chúng nằm trên lõi nóng hơn và do đó sẽ nóng lên theo thời gian. Sức nóng khiến chúng ít đậm đặc hơn”, ông nói trong một email.
Các giọt hoạt động giống như một cái nắp trên nồi, cho đến khi sức nóng từ bếp làm sôi bên trong và tràn ra ngoài, đôi khi rất nghiêm trọng.
Sống trên hành tinh củ hành
Kết luận đó phù hợp với quan điểm mới nổi của Romanowicz về phần bên trong Trái đất như một loạt các lớp chồng lên nhau giống như củ hành tây. Các nhà khoa học từng hình dung lớp phủ là một đơn vị duy nhất, từ từ khuấy động dưới tác động của nhiệt từ lõi. Họ kết luận rằng một vòng tuần hoàn lên xuống có trật tự đã kéo mạnh lớp vỏ, di chuyển các lục địa và định hình lại các đại dương.
Romanowicz nói: “Ngày càng có nhiều kiểu hiểu biết trong cộng đồng rằng điều đó không đơn giản như vậy. Thay vào đó, mỗi lớp của củ hành dường như có lịch sử và sự phát triển riêng. Quá trình chuyển đổi dài 410 dặm có liên quan đến sự thay đổi đột ngột trong cấu trúc của đá lớp phủ. Trong khu vực 600 dặm do Romanowicz nghiên cứu, các đám mây đang nổi lên của lớp phủ dường như uốn cong và đổi hướng, như thể chúng va phải một bức tường: “Cái đó vẫn chưa được hiểu rõ.”
Các lớp bên dưới chiếc áo choàng cũng thể hiện sự phức tạp điên cuồng. Lõi ngoài là hợp kim gang chảy dễ dàng như nước trong đại dương. Cottaar nói: “Nó cũng lưu thông với tốc độ tương tự như đại dương và rất hỗn loạn.
Sự nhiễu loạn đó rất quan trọng, vì nó tạo ra từ trường bao quanh hành tinh và bảo vệ Trái đất khỏi các cơn bão mặt trời và bức xạ vũ trụ. Ít thú vị hơn, nó có thể gây ra những trục trặc đột ngột trên sân, hoặc thậm chí đảo ngược hoàn toàn.
Tại trung tâm của Trái đất là lõi bên trong, một quả cầu sắt rộng 760 dặm. Các nghiên cứu địa chấn cho thấy nó bao gồm các tinh thể sắt được giữ ở thể rắn bởi áp suất cực lớn mặc dù nó nóng hơn bề mặt của mặt trời. Đây là cấu trúc chính trẻ nhất trong hành tinh, đã bắt đầu đóng băng từ phần chất lỏng của lõi cách đây chưa đầy một tỷ năm. Thêm vào sự kỳ lạ, lõi bên trong quay nhanh hơn một chút so với phần còn lại của hành tinh.
Romanowicz nói: “Còn rất nhiều câu hỏi về cấu trúc của lõi bên trong.
Trở lại thuở sơ khai của Trái đất
Mục tiêu cuối cùng là kết nối tất cả các lớp hành của Trái đất với cách hành tinh của chúng ta hình thành, điều này sẽ giúp giải thích cách nó trở thành thế giới thân thiện với sự sống như ngày nay. David J. Stevenson, một nhà khoa học hành tinh tại Viện Công nghệ California, lần ngược lịch sử về thời điểm cách đây 4,5 tỷ năm khi Trái đất bị một hành tinh có kích thước bằng sao Hỏa đâm vào.
Người ta cho rằng những mảnh vỡ văng ra từ vụ va chạm đó đã hình thành nên mặt trăng, nhưng nó cũng tái tạo lại hành tinh của chúng ta.
“Vụ va chạm khổng lồ có thể đã làm tan chảy hoặc khuấy động một phần sâu trong lòng Trái đất. Kết quả là sự tách chất lỏng ra khỏi chất rắn và vật liệu cốt lõi từ vật liệu lớp phủ đã thiết lập trạng thái đã phát triển thành những gì chúng ta thấy,” Stevenson nói. Lõi, các điểm phủ và các lớp có thể bắt nguồn từ trạng thái ban đầu đó.
Romanowicz muốn khám phá thêm lịch sử bên trong hành tinh của chúng ta bằng cách xây dựng Pacific Array, một mạng lưới các máy dò chuyển động trên đại dương sẽ cung cấp một cách mới để quan sát các sóng địa chấn đi qua bên trong Trái đất. Cô ấy nói: “Đó là điều mà một số người trong chúng tôi đã làm việc trong 30 năm. “Chúng tôi cần nó để chiếu sáng lớp phủ bên dưới.”
Đối với Stevenson, giấc mơ cuối cùng là khám phá thế giới bên dưới theo phong cách của Jules Verne. Có thời điểm, ông còn nuôi ý tưởng chế tạo một tàu thăm dò có thể du hành tới lõi. “Đó là một ý tưởng mỉa mai, nhưng chắc chắn sẽ rất tuyệt nếu có thứ gì đó để kiểm tra lớp phủ một cách chính xác,” anh nói. “Tôi đăng ký quan điểm rằng bạn không biết một nơi cho đến khi bạn đến đó. ‘Bạn’ là một người máy, tất nhiên.
Bạn có muốn biết thêm những câu chuyện về Trái đất không?
ĐĂNG KÝ BẢN TIN MACH VÀ THEO DÕI TIN TỨC MACH NBC TẠI TWITTERFACEBOOK VÀ INSTAGRAM.
