Trái Đất, hành tinh xanh mà con người sinh sống, không ngừng vận động và biến đổi theo thời gian. Tuy nhiên, những chuyển động này không chỉ xảy ra ở bề mặt mà còn diễn ra sâu bên trong, tại khu vực lõi của hành tinh. Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 10 tháng 2 đã tiết lộ một phát hiện đáng kinh ngạc: bề mặt lõi bên trong của Trái Đất có thể đang thay đổi hình dạng một cách đáng kể, mặc dù nó vốn được coi là một khối kim loại rắn chắc. Phát hiện này đã mở ra những câu hỏi mới về cấu trúc, sự chuyển động và ảnh hưởng tiềm tàng của lõi Trái Đất đối với từ trường cũng như các hiện tượng địa chất trên bề mặt hành tinh.
Nhóm nghiên cứu đã phân tích các sóng địa chấn truyền qua rìa của lõi trong – khu vực nằm ở độ sâu khoảng 3.200 dặm (5.150 km) dưới bề mặt Trái Đất. Bằng cách quan sát các sóng động đất di chuyển qua cùng một vị trí trong những khoảng thời gian khác nhau, họ nhận thấy rằng ngay cả khi lõi đã quay trở lại vị trí quan sát trước đó, vẫn có sự khác biệt tinh tế trong dữ liệu thu thập được.
Điều này cho thấy rằng, dù lõi trong ở trạng thái rắn, nhưng bề mặt của nó không cố định mà có thể biến đổi theo thời gian. John Vidale, trưởng nhóm nghiên cứu và là nhà địa chấn học tại Đại học Nam California Dornsife, cho biết khả năng cao nhất dẫn đến hiện tượng này là sự tác động của dòng chảy trong lõi ngoài, làm khuấy động lớp bề mặt của lõi trong và thay đổi địa hình của nó.
Cấu trúc của lõi Trái Đất gồm hai phần: lõi ngoài là lớp kim loại nóng chảy bao quanh lõi trong, chủ yếu được cấu thành từ sắt và niken. Lõi trong, mặc dù có trạng thái rắn, nhưng không phải là một khối hoàn toàn cố định. Mỗi năm, một phần kim loại từ lõi ngoài kết tinh và bồi đắp vào lõi trong, làm cho nó dần mở rộng với tốc độ khoảng một mm mỗi năm.
Tuy nhiên, tại ranh giới giữa lõi ngoài và lõi trong, vật chất tồn tại ngay tại điểm nóng chảy của nó, khiến cho trạng thái của lõi trong trở nên đặc biệt: nó không cứng hoàn toàn mà có thể có sự linh hoạt nhất định. Đây có thể là nguyên nhân khiến bề mặt lõi trong xuất hiện những thay đổi bất thường trong nghiên cứu mới.
Dù vậy, việc xác định chính xác mức độ biến dạng này vẫn là một thách thức đối với các nhà khoa học. Theo Vidale, sự thay đổi có thể dao động từ vài trăm mét đến một hoặc hai km, nhưng phạm vi ảnh hưởng thực sự của nó có thể rộng hơn, thậm chí lên tới hàng trăm km.
Nghiên cứu này cũng củng cố thêm những phát hiện trước đó về sự chuyển động của lõi trong. Trước đây, các nhà khoa học từng phát hiện rằng lõi trong không quay với tốc độ ổn định. Nó từng quay nhanh hơn phần còn lại của hành tinh, nhưng đến khoảng năm 2010, tốc độ quay của nó bắt đầu chậm lại. Hiện tại, lõi trong dường như đang quay chậm hơn so với phần còn lại của Trái Đất.
Để đo lường sự thay đổi của lõi trong, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các cặp động đất xảy ra tại cùng một vị trí ở Quần đảo Nam Sandwich, Nam Đại Tây Dương. Những trận động đất này tạo ra các sóng địa chấn truyền qua lõi trước khi được thu nhận bởi các máy đo địa chấn ở Nam và Bắc Mỹ. Bằng cách phân tích 168 cặp động đất từ năm 1991 đến 2023, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng các sóng đi qua bên trong lõi trong có rất ít thay đổi. Tuy nhiên, các sóng chỉ lướt qua bề mặt lõi lại cho thấy sự khác biệt rõ rệt, chứng tỏ lớp ngoài cùng của lõi trong không hoàn toàn ổn định mà có thể biến đổi theo thời gian.
Câu hỏi lớn nhất hiện nay là liệu sự thay đổi này có đồng nghĩa với việc lõi trong đang chuyển động theo một cách mà con người chưa từng biết đến hay không. Từ những năm 1990, các nghiên cứu đầu tiên đã đưa ra giả thuyết rằng lõi trong có thể đang quay độc lập với phần còn lại của hành tinh. Tuy nhiên, vẫn tồn tại tranh luận về việc lõi trong thực sự quay hay chỉ đơn giản là trải qua những biến đổi bề mặt do tác động của các lực địa chất.
Bruce Buffett, một nhà địa chất tại Đại học California, Berkeley, cho rằng có thể cả hai giả thuyết đều đúng một phần. Theo ông, sự đông đặc của lõi trong chính là động lực chính tạo ra chuyển động nhiệt trong lõi ngoài – yếu tố quan trọng tạo nên từ trường của Trái Đất. Điều này có nghĩa là nếu lõi trong có sự thay đổi, nó có thể ảnh hưởng trực tiếp đến từ trường của hành tinh chúng ta, mặc dù tác động cụ thể vẫn chưa được làm rõ.
Có nhiều giả thuyết được đưa ra để lý giải nguyên nhân gây ra sự biến động của lõi trong. Một số nhà khoa học cho rằng có thể tồn tại các hiện tượng tương tự “núi lửa” dưới lòng đất, với vật liệu từ lõi ngoài xả khí và tích tụ trên bề mặt lõi trong. Một số khác đưa ra giả thuyết về sự sạt lở vật chất bên trong lõi, tạo ra những thay đổi địa hình tạm thời.
Tuy nhiên, Vidale tin rằng khả năng cao nhất vẫn là sự khuấy động của lõi ngoài, với các dòng chảy đối lưu mạnh mẽ đang tác động lên lõi trong từ bên ngoài. Ông nhận định rằng bề mặt lõi trong không hề tĩnh lặng, mà có thể đang phản ứng với các thay đổi trong vòng quay của Trái Đất, tạo ra những dao động đáng kể theo thời gian.
Dù vậy, nghiên cứu này vẫn chỉ mới là bước khởi đầu trong hành trình khám phá những bí ẩn của lõi Trái Đất. Yi Yang, nhà địa vật lý tại Đại học Nam Kinh, đồng tác giả của công trình trước đó về sự thay đổi vòng quay của lõi trong, cho rằng dữ liệu hiện tại vẫn còn hạn chế, chỉ phản ánh một phần nhỏ của lớp ngoài lõi trong. Xiaodong Song, một nhà địa vật lý tại Đại học Bắc Kinh, cũng đồng tình với quan điểm này. Ông nhấn mạnh rằng để có thể hiểu rõ hơn về lõi trong, các nhà khoa học cần tiếp tục thu thập thêm dữ liệu và mở rộng phạm vi quan sát. Theo ông, những phát hiện trong tương lai có thể tiếp tục mang lại những bất ngờ về cách mà lõi trong của Trái Đất hoạt động.
Với những tiến bộ trong nghiên cứu địa chất, con người ngày càng hiểu rõ hơn về cấu trúc bên trong của hành tinh. Tuy nhiên, những thay đổi trong lõi trong có ảnh hưởng gì đến từ trường Trái Đất hay các hiện tượng địa chất trên bề mặt? Liệu đây có phải là một dấu hiệu cảnh báo về những biến động lớn hơn trong tương lai? Những câu hỏi này vẫn chưa có lời giải, và các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục tìm kiếm câu trả lời. Nhưng một điều chắc chắn là, Trái Đất không ngừng thay đổi, và sự vận động của hành tinh này vẫn luôn chứa đựng những điều kỳ bí mà con người chưa thể khám phá hết.
