Mô phỏng các lớp của Trái Đất. Ảnh: Newsweek
Cách đây vài thập kỷ, các nhà địa chấn học xác định có một lớp mỏng chỉ dày khoảng vài trăm kilomet ở phía ngoài lõi Trái Đất và gọi đó là lớp E prime, nhưng nguồn gốc của nó vẫn là điều bí ẩn. Nhóm nhà nghiên cứu quốc tế, bao gồm nhà khoa học Dan Shim ở Đại học Arizona, Taehyun Kim và Joseph O'Rourke ở Trường khám phá Trái Đất và không gian, phát hiện nước từ bề mặt Trái Đất có thể ngấm sâu vào lòng đất, biến đổi thành phần khu vực ngoài cùng của lõi kim loại lỏng, tạo ra một lớp mỏng riêng biệt. Bằng chứng về điều đó là tinh thể silica đến từ kim loại lỏng của lõi ngoài Trái Đất do phản ứng hóa học gây ra bởi nước. Shim và cộng sự công bố nghiên cứu trên tạp chí Nature Geoscience hôm 13/11.
Kết quả nghiên cứu hé lộ qua hàng tỷ năm, nước bề mặt được vận chuyển vào sâu trong lòng đất bởi những mảng kiến tạo hút chìm. Khi tới ranh giới giữa lớp lõi và lớp phủ, ở độ sâu khoảng 2.896 km bên dưới mặt đất, số nước này thúc đẩy tương tác hóa học, làm biến đổi cấu trúc lớp lõi.
Cùng với nhà nghiên cứu Yong Jae Lee ở Đại học Yonsei, Hàn Quốc, Shim và cộng sự chứng minh qua thí nghiệm áp suất cao rằng nước hút chìm phản ứng hóa học với vật liệu ở lớp lõi. Phản ứng này hình thành lớp giàu hydrogen, biến đổi khu vực lõi ngoài ở trên cùng thành công trúc giống màng phim. Ngoài ra, phản ứng sản sinh tinh thể silica bị đẩy lên trên và tích hợp vào lớp phủ. Lớp kim loại lỏng bị biến đổi này được cho là kém đặc hơn, có vận tốc địa chấn giảm cùng với nhiều đặc điểm dị thường mà các nhà địa chấn học ghi lại.
"Trong nhiều năm, giới nghiên cứu cho rằng trao đổi vật chất giữa lớp lõi và lớp phủ của Trái Đất rất nhỏ. Tuy nhiên, thí nghiệm áp suất cao gần đây của chúng tôi hé lộ một câu chuyện khác. Chúng tôi nhận thấy khi nước ngấm tới ranh giới giữa lớp lõi và lớp phủ, nó phản ứng với silicon ở lõi Trái Đất, tạo thành silica", Shim cho biết. "Cùng với quan sát trước đây về kim cương hình thành từ nước phản ứng với carbon trong sắt lỏng dưới áp suất cực hạn, phát hiện này chỉ ra tương tác năng động hơn giữa hai lớp, chứng tỏ có sự trao đổi vật chất đáng kể".
Phát hiện mới giúp tăng cường hiểu biết của chúng ta về những quá trình bên trong Trái Đất, chỉ ra chu kỳ nước toàn cầu rộng hơn so với suy đoán. Lớp màng phim của lõi có tác động sâu sắc tới chu kỳ địa hóa học, kết nối chu kỳ nước bề mặt với lõi kim loại.
(Theo Phys.org)