Mọi thứ bạn cần biết về Phần lõi Trái đất là gì

Một thế kỷ trước, khoa học hầu như không biết rằng Trái đất thậm chí còn có lõi. Ngày nay chúng ta biết rõ cấu tạo của hành tinh xanh. Thật vậy, chúng ta đang bắt đầu một thời kỳ hoàng kim của các nghiên cứu về phần Lõi Trái đất.

Hình dạng thô của Lõi Trái đất

Chúng ta đã biết vào những năm 1890, từ cách Trái đất phản ứng với lực hấp dẫn của Mặt trời và Mặt trăng, rằng hành tinh này có lõi dày đặc, có thể là sắt. Năm 1906 Richard Dixon Oldham phát hiện ra rằng sóng động đất di chuyển qua trung tâm Trái đất chậm hơn nhiều so với khi chúng đi qua lớp phủ xung quanh nó vì vì trung tâm là chất lỏng.

Năm 1936, Inge Lehmann đã báo cáo rằng một cái gì đó phản ánh sóng địa chấn từ bên trong lõi. Rõ ràng là lõi bao gồm một lớp vỏ sắt dày chất lỏng, lõi ngoài cùng với lõi bên trong nhỏ hơn, cứng ở giữa. Nó chắc chắn bởi vì ở độ sâu đó, áp suất cao vượt qua ảnh hưởng của nhiệt độ cao. Năm 2002 Miaki Ishii và Adam Dziewonski của Đại học Harvard đã công bố bằng chứng về một “lõi bên trong nhất” dài khoảng 600 km. Năm 2008 Xiadong Song và Xinlei Sun đã đề xuất một lõi bên trong khác nhau có chiều dài khoảng 1200 km. Không có nhiều ý tưởng có thể được thực hiện cho đến khi những người khác xác nhận công việc.

Bất cứ điều gì chúng ta học đều đặt ra những câu hỏi mới. Sắt lỏng phải là nguồn từ trường địa từ của Trái đất, đó là geodynamo, nhưng nó hoạt động như thế nào? Tại sao địa chất lật, chuyển từ bắc và nam, theo thời gian địa chất? Điều gì xảy ra ở đỉnh lõi, nơi kim loại nóng chảy gặp lớp phủ đá? Câu trả lời bắt đầu xuất hiện trong những năm 1990.

Nghiên cứu Lõi Trái đất

Công cụ chính của các nhà khoa học để nghiên cứu Lõi Trái đất là sóng động đất, đặc biệt là các sự kiện từ các sự kiện lớn như trận động đất Sumatra năm 2004. “Chế độ bình thường”, làm cho hành tinh rung chuyển với loại chuyển động bạn nhìn thấy trong một bong bóng xà phòng lớn, rất hữu ích để kiểm tra cấu trúc sâu quy mô lớn.

Nhưng một vấn đề lớn là tính không thống nhất, bất kỳ bằng chứng địa chấn nào cũng có thể được diễn giải theo nhiều cách. Một sóng xâm nhập vào lõi cũng đi qua lớp vỏ ít nhất một lần và lớp phủ ít nhất hai lần, do đó, một tính năng trong địa chấn có thể bắt nguồn từ một số nơi có thể. Nhiều phần dữ liệu khác nhau phải được kiểm tra chéo.

Rào cản về sự không đồng nhất đã mờ đi phần nào khi chúng ta bắt đầu mô phỏng Trái đất sâu trong các máy tính với những con số thực tế, và khi chúng ta tái tạo nhiệt độ và áp suất cao trong phòng thí nghiệm bằng tế bào đe kim cương. Những công cụ này (và các nghiên cứu kéo dài trong ngày) đã cho phép chúng ta nhìn xuyên qua các lớp của Trái đất cho đến khi cuối cùng chúng ta có thể chiêm ngưỡng lõi.

Lõi Trái đất được cấu thành như thế nào?

Xét rằng trung bình toàn bộ Trái đất bao gồm cùng một hỗn hợp các thứ chúng ta thấy ở những nơi khác trong hệ mặt trời, lõi phải là kim loại sắt cùng với một số niken. Nhưng nó ít đậm đặc hơn sắt nguyên chất, vì vậy khoảng 10% lõi phải là thứ gì đó nhẹ hơn.

Ý tưởng về những gì thành phần ánh sáng đã được phát triển. Lưu huỳnh và oxy đã là ứng cử viên trong một thời gian dài, và thậm chí hydro đã được xem xét. Gần đây, đã có sự gia tăng quan tâm đến silicon, vì các thí nghiệm và mô phỏng áp suất cao cho thấy nó có thể hòa tan trong sắt nóng chảy tốt hơn chúng ta nghĩ. Có lẽ nhiều hơn một trong số đó là ở dưới đó. Phải mất rất nhiều lý luận khéo léo và những giả định không chắc chắn để đề xuất bất kỳ công thức cụ thể nào, nhưng chủ đề không nằm ngoài mọi phỏng đoán.

Các nhà địa chấn học tiếp tục thăm dò lõi bên trong. Bán cầu đông của lõi dường như khác với bán cầu tây trong cách các tinh thể sắt được xếp thẳng hàng. Vấn đề là khó tấn công vì sóng địa chấn phải đi khá nhiều từ một trận động đất, ngay qua trung tâm Trái đất, đến một máy đo địa chấn. Các sự kiện và máy móc được sắp xếp hợp lý là rất hiếm. Và các hiệu ứng là tinh tế.

Động lực học Lõi Trái đất

Năm 1996, Xiadong Song và Paul Richards đã xác nhận một dự đoán rằng lõi bên trong quay nhanh hơn một chút so với phần còn lại của Trái đất. Các lực từ của geodynamo dường như chịu trách nhiệm. Theo thời gian địa chất, lõi bên trong phát triển khi toàn bộ Trái đất nguội đi. Ở đầu lõi ngoài, các tinh thể sắt đóng băng và mưa vào lõi bên trong. Ở đế của lõi ngoài, sắt đóng băng dưới áp lực lấy phần lớn niken với nó. Sắt lỏng còn lại nhẹ hơn và tăng. Những chuyển động tăng giảm này, tương tác với các lực địa từ, khuấy động toàn bộ lõi ngoài với tốc độ 20 km một năm hoặc lâu hơn.

Hành tinh sao Thủy cũng có lõi sắt lớn và từ trường, mặc dù yếu hơn nhiều so với Trái đất. Nghiên cứu gần đây cho thấy lõi của Sao Thủy rất giàu lưu huỳnh và một quá trình đóng băng tương tự khuấy động nó, với “tuyết sắt” rơi xuống và chất lỏng làm giàu lưu huỳnh tăng lên. Các nghiên cứu Lõi Trái đất đã tăng mạnh vào năm 1996 khi các mô hình máy tính của Gary Glatzmaier và Paul Roberts lần đầu tiên tái tạo hành vi của geodynamo, bao gồm cả sự đảo ngược tự phát. Hollywood đã mang đến cho Glatzmaier một khán giả bất ngờ khi họ sử dụng hoạt hình của mình trong bộ phim hành động The Core.

Công việc phòng thí nghiệm áp suất cao gần đây của Raymond Jeanloz, Ho-Kwang (David) Mao và những người khác đã cho chúng ta gợi ý về ranh giới lõi-lớp phủ, nơi sắt lỏng tương tác với đá silicat. Các thí nghiệm cho thấy vật liệu lõi và lớp phủ trải qua các phản ứng hóa học mạnh. Đây là khu vực mà nhiều người nghĩ rằng các lớp phủ bắt nguồn, mọc lên tạo thành những nơi như chuỗi quần đảo Hawaii, Yellowstone, Iceland và các đặc điểm bề mặt khác. Chúng ta càng tìm hiểu về Lõi Trái đất, nó càng trở nên gần gũi hơn.

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở ngân hàng, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu! Nếu các bạn phát hiện sai sót gì trong bài, có thể liên hệ với anh ấy qua Facebook bên dưới. Hoặc nếu bạn muốn trò chuyện về Khoa học, hãy kết bạn luôn nào <3

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker