Làm thế nào chúng ta biết được có những gì sâu bên trong Trái Đất?

Làm thế nào chúng ta biết được có những gì sâu bên trong Trái Đất?

Điều kiện khắc nghiệt bên trong Trái Đất khiến cho việc tò mò nó gần như là không hề. Nhưng sóng địa chấn từ những trận động đất, núi lửa phun trào và sóng ánh sáng từ Mặt Trời đều đã trở thành phương tiện đi lại giúp bật mý những điều mê hoặc về lớp vỏ, lớp phủ và lõi của hành tinh tất cả chúng ta .

Biên giới cuối cùng không phải là không gian mà chính là Trái Đất. Chúng ta đã đưa người tới Mặt Trăng, đưa robot lên Sao Hỏa và đưa tàu thăm dò lên không gian ở khoảng cách 5,22 tỷ km từ Trái Đất để chụp được những bức ảnh của Pluto, trong khi chỉ 6.400 km ngay dưới chân chúng ta lại có vẻ như nằm ngoài tầm với. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã có câu trả lời bằng cách nghiên cứu các thiên thạch, hoạt động núi lửa và sóng địa chấn từ các trận động đất.

Vedran Lekić, nhà địa chấn học tại Đại học Maryland, cho biết : “ Chúng ta đã bay vào khoảng trống và mày mò những hành tinh khác. Nhưng xét trên nhiều mặt, việc đi vào bên trong Trái Đất và tìm ra những gì có trong đó thực sự khó khăn vất vả hơn nhiều về mặt công nghệ tiên tiến so với việc đi vào khoảng trống .
Trái Đất có bốn lớp chính : lớp vỏ, lớp phủ, lõi ngoài và lõi trong, cùng với những vùng chuyển tiếp giữa những lớp này. Thế giới mà tất cả chúng ta biết nằm trên những mảng kiến thiết hợp thành vỏ Trái Đất, với độ dày xê dịch từ 5 tới hơn 60 km. Dưới những mảng kiến thiết đó là lớp phủ – một lớp đá chiếm tới 84 % khối lượng của Trái Đất. Lớp đá này có màu trắng sáng bởi nhiệt độ cao, nhưng nếu bạn hoàn toàn có thể làm nguội chúng về nhiệt độ phòng, chúng sẽ có màu xanh ô-liu lốm đốm nhờ chứa khoáng chất olivin – bạn hoàn toàn có thể tưởng tượng nó giống với những viên đá ngọc thạch ( mà nhiều người phương Tây coi là loại đá quý hình tượng của những người sinh tháng 8 ) .
Wendy Mao, một nhà vật lý khoáng chất tại Đại học Stanford, cho biết : “ Tôi nghĩ phần trên cùng của lớp phủ sẽ rất lộng lẫy, chính do nó sẽ có màu xanh lục của olivin, chiếm khoảng chừng 60 %, và nó cũng sẽ có màu đỏ của ngọc hồng lựu ” .
Vào sâu hơn bên trong lớp phủ, nhiệt độ và áp suất sắp xếp lại những nguyên tử tạo nên olivin thành hai khoáng chất mới là bridgmanite và ferropericlase, có màu nâu cam và vàng ở nhiệt độ phòng. Bên dưới lớp vỏ đá, có một lõi bên ngoài bằng sắt lỏng ( và một chút ít niken ) bao quanh một lõi bên trong bằng sắt rắn ( cũng lại có một chút ít niken ) có size bằng 70 % kích cỡ của Mặt Trăng. Lõi này của Trái Đất nóng gần bằng mặt phẳng Mặt Trời, tức là khoảng chừng 9.800 độ F ( khoảng chừng 5.400 độ C ), với áp suất cao đến mức khiến cho áp suất ở đáy đại dương chỉ giống như trò trẻ con .
Tuy nhiên tất cả chúng ta chưa đến bất kể nơi nào trong số những nơi kể trên ở bên trong Trái Đất. Chúng ta đã không tận mắt nhìn thấy chúng. Chúng ta cũng chưa gửi máy ảnh hay máy thăm dò để mang về những mẫu sắt phát sáng như than hồng. Vậy thì, làm thế nào tất cả chúng ta biết được toàn bộ những điều đó ?

Động đất tiết lộ cấu trúc

Khi những mảng xây đắp tạo nên lớp vỏ Trái Đất chuyển dời, chúng đôi lúc va vào nhau và bị vỡ. Sự phá vỡ này, cùng với sóng nguồn năng lượng đi kèm với nó, được gọi là động đất. So với sóng âm, sóng địa chấn hoàn toàn có thể cảm nhận được ở khoảng cách xa hơn rất nhiều và nhờ đó đã giúp những nhà khoa học biết được một trận động đất xảy ra khi nào và ở đâu .
Phát hiện sóng địa chấn không phải là một phát hiện mới. Nhà khoa học Trung Quốc Zhang Heng đã sản xuất ra máy đo địa chấn tiên phong cách đây gần 2000 năm. Nhưng phải đến tận năm 1889, những nhà khoa học mới có một bước nâng tầm trong việc sử dụng máy đo địa chấn để tìm hiểu và khám phá hành tinh của tất cả chúng ta. Đó là khi một nhà nghiên cứu người Đức ở gần Berlin phát hiện ra một trận động đất, nhưng có một yếu tố là : ngày hôm ấy không có bất kể trận động đất nào ở gần đó. Hóa ra, đó lại là sóng địa chấn của một trận động đất xảy ra ở Nhật Bản và nó đã Viral đến Đức trong vòng hơn một giờ sau khi trận động đất xảy ra .

Lekić ví địa chấn học với cách chúng ta sử dụng tia X để nhìn vào bên trong cơ thể con người. Khi ta nhìn thấy được mật độ khác nhau của cơ, cơ quan và xương có nghĩa là tia X có thể truyền qua chúng (hoặc bị chúng làm chệch hướng) theo những cách khác nhau. Ông nói: “Chúng ta không thể gửi tia X xuyên qua Trái Đất, vì tia X sẽ không đi xuyên qua được toàn bộ. Thay vào đó, chúng ta sử dụng sóng địa chấn”.

Động đất làm rung chuyển mặt đất khắp hành tinh của tất cả chúng ta và chúng Viral khắp quốc tế theo nhiều hướng khác nhau. Lekić lý giải : “ Sau đó, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng quy mô máy tính để tạo ra hình ảnh về những gì bên trong Trái Đất và những hình ảnh đó sẽ cho tất cả chúng ta biết cơ bản về những phần khác nhau của Trái Đất mà sóng địa chấn đi qua ” .
Các nhà địa chấn học giải thuật tài liệu từ những trận động đất và thậm chí còn mô phỏng những hoạt động giải trí địa chấn bằng súng hơi và những vụ nổ. Công trình điều tra và nghiên cứu của họ đã chỉ ra rằng bên trong Trái Đất có những lớp khác nhau, một số ít lớp cho sóng địa chấn đi qua thuận tiện hơn những lớp khác. Họ thậm chí còn hoàn toàn có thể cho tất cả chúng ta biết tỷ lệ của những lớp này. Sau đó, một nhánh điều tra và nghiên cứu khác là những nhà vật lý tài nguyên sẽ lấy tác dụng đó để xác lập ra những gì đã thực sự tạo nên những lớp đó .

Giải mã các khoáng chất

Andrew Campbell, một nhà vật lý tài nguyên tại Đại học Chicago, cho biết : “ Có những hạn chế về mặt thiên văn và hoa học ngoài hành tinh so với việc hiểu được đâu là những cấu trúc hoàn toàn có thể có trên hành tinh của tất cả chúng ta. Về cơ bản, sự phân bổ của những nguyên tố trên Trái Đất phải gần giống với của những thiên thạch và Mặt Trời ” .
Campbell lý giải rằng : “ Vật liệu tất cả chúng ta có sẵn trong Hệ Mặt Trời mà từ đó hoàn toàn có thể tạo ra một hành tinh phải giống với những thứ có trong Mặt Trời. Điều này là do những phản ứng hóa học bên trong những ngôi sao 5 cánh đã tạo ra những yếu tố để tạo nên những hành tinh như Trái Đất. Bằng cách xem xét những bước sóng ánh sáng mà Mặt Trời phát ra và so sánh chúng với ánh sáng phát ra từ những nguyên tố đã biết, những nhà khoa học hoàn toàn có thể tích lũy được tài liệu về cấu tạo hóa học của Mặt Trời. Ánh sáng từ Mặt Trời cho thấy có rất nhiều silic, oxy, magiê và sắt, cùng với những nguyên tố khác như kali và canxi. Ông cho biết thêm, lượng tương đối của những nguyên tố có trong Mặt Trời tựa như với những gì tất cả chúng ta đã tìm thấy trong một số ít thiên thạch nguyên thủy. Điều này củng cố sự hiểu biết của tất cả chúng ta khi cho rằng những thiên thạch nguyên thủy chính là đại diện thay mặt cho những khối kiến thiết mà từ đó chúng tập hợp và tạo thành những hành tinh rắn – mà Trái Đất nằm trong số đó ” .
Những manh mối từ bên ngoài Trái Đất này cũng như những loại đá núi lửa có chứa những mảnh vỏ của Trái Đất, hoàn toàn có thể cho tất cả chúng ta biết về những nguyên tố chính trong thành phần của hành tinh. Sau đó, những nhà vật lý tài nguyên như Campbell và Mao sẽ sử dụng tài liệu địa chấn học để biết được những nguyên tố này được phân bổ như thế nào .
Campbell nói : “ Tôi lập luận rằng đây là cách tất cả chúng ta biết được rằng lõi Trái Đất rất giàu sắt chứ không phải một số nguyên tố nặng khác. Địa chấn học cho tất cả chúng ta biết Trái Đất có một lõi rắn, chi chít. Và vì Mặt Trời và những thiên thạch chứa nhiều sắt hơn những nguyên tố nặng khác như coban, niken hay crom, tất cả chúng ta suy ra rằng sắt thực sự chiếm hầu hết của những khối xây đắp mà tất cả chúng ta được dựng nên từ đó ” .
Các nhà vật lý tài nguyên cũng tìm cách mô phỏng những điều kiện kèm theo bên trong Trái Đất để xem cách mà chúng tác động ảnh hưởng đến những vật tư bên trong nó. Ví dụ, Mao đã triển khai những nghiên cứu và điều tra để tìm hiểu và khám phá cách mà sắt trong lõi Trái Đất hoàn toàn có thể đã cố định và thắt chặt ở đó từ rất lâu, từ từ tác động ảnh hưởng qua lớp phủ đá. Để mô phỏng áp suất cực mạnh bên trong tâm Trái Đất, bà đã sử dụng cái gọi là những tấm đe kim cương. Bà nói : “ Chúng tôi lấy hai viên kim cương và sau đó về cơ bản cắt bỏ phần chóp, lấy diện tích quy hoạnh mặt phẳng nhỏ đó, đặt một chút ít mẫu vào giữa chúng, và sau đó ép chúng lại với nhau từ phía sau. Vì lực tập trung chuyên sâu trên một diện tích quy hoạnh mặt phẳng nhỏ như vậy, có bề rộng chỉ bằng sợi tóc người, nên nó tạo ra áp lực đè nén hoàn toàn có thể so sánh được với áp suất sâu bên trong hành tinh .
Mao nói : “ Một trong những phần mê hoặc nhất, nhưng cũng không dễ chịu nhất về những nghiên cứu và điều tra này là tất cả chúng ta không hề đi sâu vào nó. Có lý thuyết có lý, tương thích với tài liệu thực nghiệm, chính bới chúng tôi hoàn toàn có thể cố gắng nỗ lực mô phỏng những gì chúng tôi nghĩ về điều kiện kèm theo, mặc dầu chỉ ở size micromet ” .

Và vì các nhà khoa học chưa tìm ra cách nào để đi vào tâm Trái Đất, nên sự hợp tác giữa các chuyên ngành khoa học khác nhau này là rất quan trọng để hiểu được những gì nằm bên dưới chân chúng ta. Lekić nói: “Nếu không làm việc cùng nhau, bạn sẽ không thể thực sự hiểu được hành tinh này.”

Minh Phương
Theo Astronomy

Source: https://vh2.com.vn
Category : Trái Đất