Phát hiện cấu trúc kỳ lạ bên dưới lớp vỏ Trái Đất

Mới đây, các nhà khoa học phát hiện thấy trong lớp vỏ Trái đất tồn tại lớp đá có độ kết dính cao và rất cứng, đây có thể là nguyên nhân khiến nhiệt trong Trái đất không thể thoát được ra ngoài.

Các nhà nghiên cứu phát hiện, có một lớp đá cứng kết dính tồn tại sâu trong bề măt Trái đất. Lớp đá này có thể là nguyên nhân giúp các mảng kiến tạo - một phần của lớp vỏ Trái đất - có thể đứng vững khi chúng trượt trên các vùng hút chìm.

Cấu trúc của Trái đất bao gồm: Lõi, manti và lớp vỏ. Bề mặt Trái đất (lớp vỏ ngoài) được chia thành các mảng kiến tạo có độ dày khoảng từ 95 đến 105 km, chúng di chuyển rất chậm trên bề mặt Trái đất trong hàng triệu năm qua. Mỗi mảng kiến tạo bao gồm cả phần lục địa và phần đại dương (trừ mảng kiến tạo thuộc khu vực Thái Bình Dương chỉ có phần Đại dương).

Trong các mảng kiến tạo này, các mép mảng đại dương uốn cong thành tấm thảm lặn hay còn gọi là dòng "trấn áp" dưới phiến lục địa và hút chìm vào lớp vỏ trái đất. Theo Lowell Miyagi, nhà vật lý thuộc Đại học Utah, thành phố Salt Lake, cho biết, quá trình này diễn ra rất chậm chạp trung bình phải mất khoảng 300 triệu năm để các mảng kiến tạo có thể lún xuống được.

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, các mảng kiến tạo di chuyển chậm chạp và có thể kết dính lại với nhau ở phần trên của lớp vỏ tại vị trí thấp hơn với độ sâu khoảng 1500 km. Khu vực điển hình có thể nhìn thấy rõ sự di chuyển này là ở dưới bờ biển Indonesia và Nam Mỹ Thái Bình Dương. Việc phát hiện ra một lớp mới trong vỏ Trái đất có thể giúp các nhà nghiên cứu tìm ra các lớp đá ở phần trên của lớp vỏ Trái Đất có tiềm năng trộn lẫn kim cương nặng hơn gấp 3 lần so với lớp đá khác tại vị trí thấp hơn.

Các nhà khoa học đã sử dụng tia X để quét hàng ngàn tinh thể của khoáng chất ferropericlase, khoáng chất dồi dào bậc hai tại lớp bao dưới của Trái đất. Áp suất đạt tới mức 96 GPa và nhiệt độ cực cao trong nhân sâu của Trái đất làm nén các nguyên tử và electron chặt đến mức chúng tương tác theo một cách hoàn toàn khác. Các nhà nghiên cứu bất ngờ phát hiện ra rằng, nồng độ ferropericlase bắt đầu tăng ở độ sâu 660 km với áp suất tương đương, đánh dấu ranh giới giữa lớp vỏ manti phía trên và dưới. Trong cùng điều kiện áp suất ở độ sâu khoảng 1500 km, nồng độ ferropericlase tăng gấp ba lần. 

Ngoài ra, khi nghiên cứu tính chất của ferropericlase nằm sâu dưới lòng đất hòa trộn với bridgmanite, khoáng chất chính trong lớp phủ dưới, các nhà khoa học phát hiện ra lớp đá phủ này có độ cứng và độ kết dính cao hơn 300 lần so với lớp phủ trên và dưới cách nó khoảng 660 km. Ở điều kiện áp suất 1 Pa/s, độ kết dính vào khoảng 0,001. 

Phát hiện mới này dấy lên nghi ngờ rằng lòng trái đất nóng hơn so với những thông tin được biết trước đây. Theo  Miyagi, lớp đá kết dính này có thể làm giảm khả năng hòa trộn khoáng chất của các lớp đá dưới lớp vỏ trái đất. Do vậy mà nhiệt trong lòng Trái Đất khó có thể thoát ra bên ngoài hành tinh được. Hơn nữa, điều này cũng lý giải sự khác nhau giữa các macma phun trào lên bề mặt đất qua các miệng núi lửa dưới đáy biển. Trong tương lai, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ lý giải được tại sao hỗn hợp giữa ferropericlase và bridgmanite có thể thích ứng được với áp suất và nhiệt độ khắc nghiệt trong lòng đất.