Bí ẩn chất mới "không lỏng, không rắn" bên trong lõi Trái Đất

Trong suốt nhiều thế kỷ, các nhà khoa học luôn tin rằng ở nơi sâu nhất bên trong lòng Trái Đất là một lõi nóng chảy, bao quanh một quả cầu được nén dày đặc bằng chất rắn. Thế nhưng, nghiên cứu mới được công bố ngày 9/2 trên tạp chí Nature đã cung cấp một cái nhìn tổng quát hơn về cấu trúc bên trong của "Hành tinh xanh" - và nó kỳ lạ hơn nhiều so với các suy đoán trước đây.

Cụ thể, dựa trên mô phỏng máy tính, các nhà khoa học khám phá ra rằng lõi Trái Đất có thể tồn tại ở "trạng thái siêu dương" - tức một hỗn hợp liên tục thay đổi gồm các phân tử hydro, oxy và carbon.

"Chúng tôi nhận thấy rằng hydro, oxy và carbon với cấu trúc hình lục giác đã chuyển sang trạng thái siêu bội trong điều kiện bên trong lõi Trái Đất, cho thấy hệ số khuếch tán cao giống như chất lỏng", các nhà nghiên cứu viết trong báo cáo. "Điều này cho thấy rằng lõi bên trong Trái Đất có thể ở trạng thái phức tạp hơn so với những gì chúng ta từng biết".

Lõi Trái Đất với áp suất cực lớn, và nhiệt độ nóng như thiêu đốt - tương đương bề mặt Mặt Trời, là điều mà các nhà khoa học tin tưởng trong suốt nhiều thế kỷ nay.

Kể từ những năm 1950, những tiến bộ trong việc nghiên cứu sóng địa chấn do động đất tạo ra - vốn đi xuyên qua phần lõi - đã cho phép con người phỏng đoán ngày một chính xác hơn về những gì xảy ra bên trong "trái tim của hành tinh". Nhưng ngay cả như vậy, thì bức tranh vẫn chưa thực sự rõ ràng.

Một nghiên cứu vào năm 2021 dựa trên cách mà những cơn sóng địa chấn (được gọi là sóng cắt) di chuyển bên trong hành tinh của chúng ta, đã tiết lộ rằng lõi Trái Đất không phải là chất rắn, mà là các trạng thái khác nhau vật liệu "mềm", được phỏng đoán gồm hợp kim sắt của các nguyên tử sắt và các nguyên tố nhẹ hơn, chẳng hạn như oxy hoặc carbon.

Dẫu vậy, các nhà khoa học không chắc thứ hỗn hợp này bao gồm những gì, do việc tiếp cận lõi bằng tàu thăm dò là không thể.

Vì vậy trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang mô phỏng - biên dịch dữ liệu địa chấn và đưa nó vào một chương trình máy tính cao cấp. Dữ liệu này sau khi được phân tích, dựa trên những tác động của áp suất và nhiệt độ cực cao, đã cho thấy hình ảnh một lõi Trái Đất hoàn khác biệt so với những khái niệm cơ bản.

Cụ thể, đối với một chất rắn thông thường, các nguyên tử sẽ tự sắp xếp thành các lưới theo dạng lặp lại. Nhưng mô phỏng lõi Trái Đất lại cho thấy các nguyên tử được biến đổi thành một hợp kim siêu bền, gồm phần khung là nguyên tử sắt và xung quanh là các nguyên tố khác, được điều khiển bởi các dòng đối lưu mạnh mẽ, và có thể tự do di chuyển.

"Nó rất bất thường", Yu He, tác giả của nghiên cứu, một nhà địa chất vật lý học tại Học viện Khoa học Trung Quốc cho biết. "Sự đông đặc của sắt ở lõi Trái Đất không làm thay đổi tính linh động của các phần tử nhẹ này, cũng như sự đối xứng của các phân tử ánh sáng liên tục bên trong lõi".

Các nhà nghiên cứu nhận định nếu mô phỏng được chứng minh là phù hợp với thực tế, thì sự xoay chuyển liên tục của các vật liệu siêu mềm có thể giải thích rằng tại sao cấu trúc phần lõi Trái Đất dường như thay đổi rất nhiều theo thời gian, cũng như giải thích cách chúng tạo ra các dòng đối lưu mạnh mẽ - thứ sinh ra từ trường Trái Đất.