Hành trình vào tâm Trái Đất

Chúng ta đã khoan sâu đến đâu?

Một lỗ khoan của Liên Xô ở bán đảo Kola đạt tới 12 km và vẫn chưa xuyên qua nổi ranh giới vỏ–manti.

Nghe có vẻ lớn, nhưng so với chừng 6.375 km từ mặt đất xuống tâm (nửa đường kính 12.750 km mà USGS nêu), 12 km chỉ là 0,19%.

Làm sao biết được bên trong Trái Đất có gì?

Khi động đất xảy ra, các sóng địa chấn lan truyền qua lòng đất.

• Sóng P truyền được qua chất rắn và chất lưu.
• Sóng S chỉ truyền được qua chất rắn.

Sóng S không xuất hiện quá khoảng cách góc chừng 103° tính từ tâm chấn (IRIS) — đó là căn cứ chính khiến lõi ngoài được cho là ở trạng thái lỏng.

Cấu trúc bên trong Trái Đất

Vỏ Trái Đất

Lớp ngoài cùng nơi con người sinh sống.

• Theo NASA, dày trung bình chừng 31 km trên đất liền.
• Chừng 5 km ở đáy đại dương.

Manti

Lớp đá nóng nằm dưới vỏ Trái Đất.

• Dày khoảng 2.900 km.
• Chiếm phần lớn thể tích hành tinh.
• Vật chất có thể chảy rất chậm trong thời gian địa chất dài.

Lõi ngoài

• Dày khoảng 2.250 km.
• Chủ yếu gồm sắt và niken nóng chảy.
• USGS cho rằng lõi ngoài ở trạng thái lỏng, vì nó không truyền sóng S và vì vận tốc sóng P qua nó giảm mạnh.

Lõi trong

• Bán kính khoảng 1.221 km (theo NASA).
• Chủ yếu gồm sắt và niken.
• USGS cho rằng lõi trong ở trạng thái đặc, căn cứ vào hành vi của cả sóng P lẫn sóng S đi qua nó.

Nóng đến mức nào?

Nhiệt độ ở ranh giới lõi trong chỉ được kỳ vọng gần điểm nóng chảy của sắt ở 330 GPa. Anzellini và cộng sự (2013) nén sắt tới 200 GPa rồi ngoại suy lên, kết luận điểm nóng chảy ấy là 6.230 ± 500 K — con số cho sắt nguyên chất, không phải nhiệt độ đo được của lõi. Chính bài báo ghi rằng tính đến 2013, giới nghiên cứu "có rất ít đồng thuận" về hành vi nóng chảy của sắt ở áp suất ấy.

Áp suất ở độ sâu ấy đẩy điểm nóng chảy của sắt lên cao hơn nhiệt độ thực tế tại đó — nên lõi trong vẫn được cho là ở thể đặc.

Điều gì tạo ra từ trường Trái Đất?

Gần như toàn bộ từ trường Trái Đất sinh ra trong lõi ngoài lỏng — nơi các dòng sắt và niken nóng chảy liên tục đối lưu.

Khi Trái Đất quay, các dòng kim loại dẫn điện này tạo ra những dòng điện khổng lồ, sinh ra từ trường bao quanh hành tinh. Cơ chế này được gọi là geodynamo.

Chính từ trường ấy tạo nên vùng từ quyển mà NASA mô tả là lớp che chắn hành tinh khỏi bức xạ có hại từ không gian.

🌍 Dù chưa thể tiếp cận trực tiếp, các nhà khoa học đã dựng nên bức tranh khá chi tiết về cấu trúc bên trong Trái Đất. Mỗi trận động đất không chỉ làm rung chuyển bề mặt mà còn giúp hé lộ những bí mật đang nằm sâu hàng nghìn kilomet dưới chân chúng ta.