Hình minh họa lõi địa cầu. Ảnh: National Geographic.

Lõi trái đất được tạo nên chủ yếu bởi sắt và phân chia thành hai phần. Phần cứng bên trong có đường kính xấp xỉ 1.500 km được bao phủ bởi một lớp chất lỏng có độ dày khoảng 2.250 km. Mặc dù sắt là nguyên tố chủ yếu trong lõi địa cầu, các nhà khoa học biết nó vẫn có một lượng nhỏ các nguyên tố nhẹ hơn như oxy và lưu huỳnh. Do phần cứng trong cùng bị tinh thể hóa theo thời gian, các nhà khoa học cho rằng quá trình tinh thể hóa đẩy những nguyên tố nhẹ ra ngoài và chúng di chuyển qua tầng chất lỏng.

Nhưng mới đây các nhà địa chất lại phát hiện ra rằng tất cả nguyên tố nhẹ trong phần cứng trong cùng tập trung tại phần ngoài cùng của lõi trái đất.

“Từ khi lõi trái đất được nghiên cứu, giới khoa học đã tìm thấy nhiều bằng chứng cho thấy nó còn một phần nữa. Đó là lý do khiến chúng tôi tìm kiếm phần còn thiếu”, George Helffrich, một chuyên về địa chất và động đất của Đại học Bristol tại Anh, phát biểu trên tạp chí Nature.

Để nghiên cứu lõi địa cầu, Helffrich và các đồng nghiệp theo dõi những sóng địa chấn di chuyển qua phần chất lỏng của nó. Những sóng này được tạo nên bởi nhiều trận động đất tại Nam Mỹ và khu vực tây nam Thái Bình Dương. Các hệ thống đo chấn động tại Nhật Bản và Bắc Âu ghi lại những chấn động.

Tốc độ di chuyển của các sóng địa chấn qua lớp chất lỏng thuộc lõi ở nhiều độ sâu cho thấy cấu tạo của lớp chất lỏng không hề đồng nhất. Thay vào đó, tầng trên cùng của lớp chất lỏng – có độ dày khoảng 300 km – có cấu tạo khác hẳn tầng bên dưới. Các nguyên tố nhẹ chiếm khoảng 5% khối lượng của tầng trên cùng.

Helffrich không gọi tầng chứa các nguyên tố nhẹ là lớp vỏ mới của lõi, nhưng ông nhấn mạnh các nhà khoa học khác có thể gọi nó là lớp vỏ mới. Ông so sánh nó với những tầng khí quyển.

“Hãy nghĩ về tầng bình lưu trên đầu bạn và tự hỏi liệu nó có phải là một tầng khí quyển hay không? Nó không hề có ranh giới, song con người phân định nó nhờ sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao. Tương tự, tầng chất lỏng trong lõi trái đất cũng không có bất kỳ ranh giới nào, chỉ có sự suy giảm tốc độ của sóng địa chấn khi chúng tiến tới đó”, Helffrich giải thích.

Phát hiện của Helffrich có thể giúp giới khoa học lý giải được nhiều hiện tượng bí ẩn liên quan tới từ trường trái đất.

“Vấn đề muôn thuở của nhân loại là chúng ta không biết thứ gì giúp từ trường trái đất tồn tại suốt ba tỷ năm qua”, ông nói.

Giới khoa học luôn nghĩ từ trường được duy trì nhờ sự xoay tròn của lõi trái đất. Tuy nhiên, Helffrich nhận định quá trình di chuyển qua lớp chất lỏng của những nguyên tố nhẹ giải phóng năng lượng điện thế hấp dẫn. Do chất lỏng nhẹ hơn các nguyên tố nên chúng bị đẩy ra phía ngoài và truyền năng lượng vào phía trong. Năng lượng này tác động tới sự dịch chuyển của kim loại nhẹ trong lõi trái đất. Sự dịch chuyển liên tục của kim loại nhẹ khiến từ trường của địa cầu được duy trì liên tục.

Minh Long