Lõi Trái Đất có cấu tạo thế nào?

1 tháng 10 năm ngoái

Con người có mặt khắp nơi trên Trái Đất. Chúng ta đã khai phá các vùng đất, bay vào không gian và lặn đến nơi sâu nhất dưới đáy đại dương. Chúng ta còn đặt chân đến Mặt Trăng.

Tuy nhiên chúng ta chưa bao giờ đến trung tâm Trái Đất.

Lớp màn bí mật

Thậm chí tất cả chúng ta còn không đến gần được nơi đó .Điểm TT của Trái Đất nằm ở độ sâu hơn 6.000 km. Ngay cả phần rìa ngoài cùng của lõi Trái Đất cũng sâu đến 3.000 km dưới chân tất cả chúng ta .Lỗ sâu nhất mà con người từng khoan được trên bề mặt Trái Đất là Kola Superdeep Borehole ở Nga và nó chỉ xuống sâu ở mức nhã nhặn, 12,3 km .Tất cả những hiện tượng kỳ lạ quen thuộc trên Trái Đất đều xảy ra ở gần mặt phẳng .Nham thạch phun trào từ núi lửa thì tiên phong tan chảy ở độ sâu vài trăm km. Ngay cả kim cương, vốn chỉ tạo ra được dưới điều kiện kèm theo sức nóng và áp lực đè nén cực lớn, cũng chỉ nằm ở tầng đất đá sâu chưa tới 500 km .Ở TT Trái Đất là gì, đó vẫn là điều đang được bao trùm bằng một lớp màn bí hiểm. Hình như tất cả chúng ta không thể nào biết được .Tuy nhiên, tất cả chúng ta vẫn biết được không ít điều về lõi Trái Đất. Thậm chí tất cả chúng ta còn tưởng tượng ra được nó đã hình thành ra sao hàng tỷ năm trước kia .Có một cách hay để tưởng tượng là liên tưởng đến khối đất đá tạo nên Trái Đất, Simon Redfern từ Đại học Cambridge ở Anh quốc nói .Chúng ta hoàn toàn có thể ước tính khối lượng vật chất của Trái Đất trải qua lực hút của Trái Đất so với vạn vật trên mặt phẳng. Theo cách tính này, Trái Đất có khối lượng 59 theo sau là 20 số lượng không với đơn vị chức năng là tấn .

Độ đậm đặc vật chất

“ Độ chi chít của vật chất ở bề mặt Trái Đất thấp hơn nhiều so với độ đậm đặc trung bình của hàng loạt Trái Đất. Do đó, tất cả chúng ta biết được rằng trong Trái Đất còn có một thành phần còn đậm đặc không chỉ có vậy, ” Redfern nói. “ Đó là bước thứ nhất. ”Về cơ bản, phần lớn cấu tạo của Trái Đất tập trung chuyên sâu ở phần lõi. Bước sau đó là tìm hiểu và khám phá xem vật chất nào cấu thành nên phần lõi này .Câu vấn đáp là gần như chắc như đinh đó là sắt .Lõi Trái Đất được thống kê giám sát có khoảng chừng 80 % là sắt nhưng số lượng đúng mực vẫn là yếu tố gây tranh cãi .Bằng chứng chứng tỏ cho lập luận này là lượng sắt khổng lồ trong ngoài hành tinh xung quanh tất cả chúng ta. Đó là một trong 10 nguyên tố thường gặp nhất trong dải ngân hà, và chúng liên tục sống sót trong những thiên thạch mà tất cả chúng ta tìm thấy .Do sắt có nhiều trong thiên hà như vậy và nó không tập trung chuyên sâu nhiều ở bề mặt Trái Đất như tất cả chúng ta tưởng, nên giả thiết được đặt ra là khi Trái Đất sinh ra vào 4,5 tỷ năm trước, rất nhiều sắt đã tập trung chuyên sâu ở phần lõi .Đó là nơi tập trung chuyên sâu phần đông vật chất cấu tạo của Trái Đất, và đó chắc rằng cũng là nơi tập trung chuyên sâu của sắt .Sắt là một nguyên tố tương đối nặng dưới điều kiện kèm theo thông thường và dưới sức ép cùng cực tại lõi Trái Đất, nó hoàn toàn có thể bị còn bị nén chặt lại hơn nữa .

Tại sao dồn vào lõi?

Nhưng làm thế nào mà sắt lại bị dồn vào phần lõi khi Trái Đất hình thành ?Chắc hẳn là sắt đã bị hút về phía TT Trái Đất bằng cách nào đó. Nhưng bằng cách nào thì không rõ .Phần lớn những thành phần còn lại cấu tạo nên Trái Đất là đất đá ; sắt nung chảy phải tìm cách vượt qua lớp đất đá này .Nếu như nước tụ lại trên mặt phẳng và tạo thành những giọt lớn, thì sắt lại tự tích tụ thành những khối nhỏ chứ không lan ra hay chảy thành dòng .Câu vấn đáp khả dĩ được Wendy Mao và những đồng sự của bà tại Đại học Stanford ở California, Hoa Kỳ tìm ra vào năm 2013 .Họ tự hỏi điều gì sẽ xảy ra khi sắt và đá cùng được đặt dưới áp lực đè nén kinh khủng giống như ở lõi Trái Đất .Dùng kim cương để nén hai loại vật chất này cực kỳ chặt vào nhau, họ đã làm cho sắt tan chảy, trôi qua lớp đá .Điều này cho thấy sắt đã từ từ bị ép xuống bên dưới lớp đất đá của Trái Đất qua quy trình hàng triệu năm cho đến khi nó bị đẩy vào tới lõi Trái Đất .Ở đây có lẽ rằng bạn sẽ tự hỏi làm thế nào để biết được kích cỡ của phần lõi ? Dựa vào đâu mà những nhà khoa học cho rằng phần lõi Trái đất mở màn ở độ sâu 3.000 km dưới mặt phẳng .Câu vấn đáp là dựa vào địa chấn học .

Tiết lộ từ xung động

Khi một trận động đất xảy ra, nó làm cho Trái Đất rung chuyển. Các nhà địa chấn học đã ghi lại được những xung động này. Nó giống như tất cả chúng ta dùng một chiếc búa khổng lồ mà đập vào một phía của Trái Đất và lắng nghe xung động từ phía bên kia vậy .

Nguồn hình ảnh, AFP

Chụp lại hình ảnh ,Các trận động đất tàn phá nhiều thứ, nhưng cũng góp thêm phần giúp tất cả chúng ta khám phá thêm về lõi Trái Đất“ Có một trận động đất xảy ra ở Chile vào hồi thập niên 1960, và nó đã cho tất cả chúng ta biết được rất nhiều điều, ” Redfern nói. “ Tất cả những trạm quan trắc địa chấn nằm rải rác khắp Trái Đất đều ghi nhận được xung động từ trận động đất này. ”Tùy thuộc vào con đường mà những xung động này được truyền qua, chúng đã đi qua những dạng vật chất khác nhau của Trái Đất và điều này đã tạo ra những ” âm thanh ” hoạt động khác nhau mà tất cả chúng ta ghi lại được .Trong thời kỳ đầu của ngành địa chấn học, người ta đã chú ý rằng có 1 số ít xung động không ghi nhận được .Sóng xung động được gọi là ‘ sóng S ’ được hình thành từ phía bên kia Trái Đất đáng lẽ phải được ghi nhận từ phía bên này, thế nhưng lại không có tín hiệu gì của xung động này cả .Nguyên nhân của việc này rất đơn thuần. Sóng S chỉ dội qua vật chất rắn chứ không thể nào đi xuyên qua chất lỏng được .Chắc hẳn nó đã va phải thứ gì đó tan chảy ở phần lõi Trái Đất. Bằng cách ghi lại con đường của sóng S, những nhà khoa học đã Tóm lại rằng dưới lớp đất đá 3.000 km là chất lỏng .

Thêm một bất ngờ

Điều này chứng tỏ hàng loạt phần lõi của Trái Đất là vật chất tan chảy. Tuy nhiên vẫn còn một giật mình nữa từ phía những nhà địa chấn học .Vào thập niên 1930, một nhà địa chấn học Đan Mạch có tên là Inge Lehmann đã phát hiện rằng có một dạng sóng âm khác, gọi là sóng P., lại hoàn toàn có thể đi xuyên qua được TT Trái Đất và được ghi nhận ở phía bên kia địa cầu .Bà đã đi đến một Kết luận gây giật mình : lõi Trái Đất bị chia ra làm hai lớp : lớp trong cùng, vốn nằm cách mặt đất khoảng chừng 5.000 km, thật ra là chất đặc. Chỉ có lớp ngoài của phần lõi này là lớp tan chảy .Kết luận của Lehmann ở đầu cuối cũng được xác nhận vào năm 1970 khi những map địa chấn phức tạp hơn đã phát hiện ra rằng sóng P. đã thật sự đi xuyên qua phần lõi và trong một số ít trường hợp bị đẩy ra ngoài một góc nhưng ở đầu cuối chúng vẫn đến được phía bên kia của Trái Đất .Nhưng không chỉ có động đất mới gây ra những chấn động trên khắp quả đất như vậy .Thật ra, phần đông thành công xuất sắc của địa chấn học là nhờ vào sự tăng trưởng vũ khí hạt nhân. Không chỉ những vụ động đất mà một vụ nổ bom hạt nhân cũng tạo ra những rung động ở Trái Đất. Do đó, những nước vận dụng địa chấn học để phát hiện những vụ thử hạt nhân .Trong thời kỳ Chiến tranh Lạnh đây là điều rất là quan trọng. Do đó, những nhà địa chấn học như Lehmann đã rất được trọng dụng .Các vương quốc thù địch tìm cách khám phá về năng lượng hạt nhân của đối phương và nhờ vào đó tất cả chúng ta đã biết được ngày càng nhiều về cấu tạo của lõi Trái Đất .Ngành khoa học địa chấn thời nay vẫn đang được sử dụng để phát hiện ra những vụ nổ hạt nhân .

Sức nóng ra sao?

Giờ đây tất cả chúng ta đã hoàn toàn có thể phác thảo ra được sơ về cấu trúc của lõi Trái Đất ; có một lớp chất tan chảy ở phía ngoài vốn nằm ở độ sâu khoảng chừng nằm giữa tính từ mặt đất tới và điểm tâm lõi, và bên trong đó là phần lõi cứng đặc có đường kính 1.220 km .Nhưng vẫn còn rất nhiều câu hỏi, đặc biệt quan trọng là so với lớp rắn trong cùng. Câu hỏi tiên phong là nó có sức nóng tới mức nào ?Đây là câu hỏi khó và đã làm đau đầu những nhà khoa học mãi cho đến gần đây. Chúng ta không thể nào đưa nhiệt kế xuống dưới đó. Do đó giải pháp duy nhất là tạo ra môi trường tự nhiên tựa như trong phòng thí nghiệm .Vào năm 2013, một nhóm những nhà khoa học Pháp đã tìm ra câu vấn đáp đúng chuẩn nhất cho đến nay .Họ đã đặt sắt nguyên chất dưới áp lực đè nén cao hơn 50% áp lực đè nén ở lõi Trái Đất một chút ít và suy luận từ đó .Họ Tóm lại rằng điểm tan chảy của sắt nguyên chất ở nhiệt độ lõi Trái Đất là 6.230 °C. Nếu có thêm tạp chất thì nhiệt độ tan chảy này giảm xuống một chút ít, khoảng chừng 6.000 °C. Sức nóng như thế là tương tự với mặt phẳng của Mặt Trời .Biết được nhiệt độ lõi Trái Đất rất có ích, chính do nhiệt độ tác động ảnh hưởng đến vận tốc vận động và di chuyển của xung động, và có điều gì đó kỳ lạ về xung động này .

Có vật chất khác?

Sóng P. vận động và di chuyển một cách chậm giật mình khi nó đi qua lớp lõi đặc trong cùng – chậm hơn so với khi nó vận động và di chuyển qua lớp sắt nguyên chất .Điều này cho thấy có sự hiện hữu của vật chất khác ở TT Trái Đất .Đó hoàn toàn có thể làm một sắt kẽm kim loại khác, chất nickel. Nhưng những nhà khoa học đã thống kê giám sát vận tốc của xung chấn khi vượt qua lớp nickel và hiệu quả không khớp với những gì mà những trạm đo xung chấn ghi nhận .Cho đến nay, không ai hoàn toàn có thể đưa ra được một giả thiết về cấu trúc trong cùng của lõi Trái Đất thuyết phục được toàn bộ những nhà khoa học .Còn rất nhiều huyền bí về lõi Trái Đất cần được giải đáp .Nhưng không cần phải đào đến độ sâu ngoạn mục như vậy, những nhà khoa học vẫn hoàn toàn có thể tưởng tượng ra rất nhiều điều về những gì xảy ra nằm cách dưới chân tất cả chúng ta hàng ngàn km .Những gì xảy ra ở đó rất quan trọng so với đời sống của loài người mà nhiều người trong số tất cả chúng ta không hay biết .

Trái Đất có một từ trường rất mạnh và đó là do phần lõi tan chảy một phần này.

Sự hoạt động không ngừng của sắt tan chảy đã tạo ra dòng điện bên trong Trái Đất và dòng điện này đã tạo ra một từ trường mở ra tận khoảng trống .Từ trường này giúp bảo vệ tất cả chúng ta khỏi bức xạ có hại từ Mặt Trời. Nếu lõi Trái Đất không có cấu trúc như vậy thì sẽ không có từ trường và tất cả chúng ta sẽ phải đương đầu với rất nhiều rắc rối .

Bản tiếng Anh bài này đã đăng trên

BBC Earth.

Source: https://sangtaotrongtamtay.vn
Category: Khoa học