Các nhà vật lý tiến gần hơn đến việc giải đáp một trong những bí ẩn lớn nhất của địa vật lý: Trái đất cung cấp năng lượng cho từ trường của nó bằng cách nào?
Sâu khoảng 2.900km bên dưới lớp vỏ Trái đất là một lõi hình cầu được hình thành chủ yếu từ sắt và niken.
Lõi siêu nóng, dao động từ khoảng 4.427⁰C - 5.982⁰C và gồm hai phần: lõi ngoài lỏng và lõi bên trong đặc, cứng chắc.
Một minh họa về lõi bên trong rắn chắc, dày đặc của Trái đất - (Ảnh: NEWSWEEK).
Lõi ngoài lỏng với các kim loại chuyển động xoáy tạo ra từ trường của Trái đất. Nhưng vai trò của lõi rắn bên trong cho đến nay vẫn còn là một bí ẩn.
Lõi Trái đất chịu áp suất cực lớn, vì vậy trước đây các nhà khoa học luôn cho rằng các nguyên tử sắt bị giới hạn ở vị trí của chúng và không có nhiều khoảng trống để chúng di chuyển.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu của Đại học Texas ở Austin (Mỹ) và các cộng tác viên tại Đại học Tứ Xuyên và Nam Kinh (Trung Quốc) vừa khám phá ra điều ngược lại.
Bằng cách tái tạo mô hình thu nhỏ của lõi bên trong Trái đất ở phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu có thể dự đoán tính chất và chuyển động của các nguyên tử sắt này. Và họ phát hiện một hiện tượng rất bất thường: thay vì đứng yên trong mạng tinh thể rắn của chúng, các nguyên tử sắt lại chuyển động rất nhanh.
Ông Jung Fu Lin - giáo sư Trường khoa học địa chất Jackson của Đại học Texas, một trong những tác giả nghiên cứu - nói với tờ Newsweek: “Các nguyên tử sắt lắc lư nhanh đến mức chúng di chuyển sang vị trí khác chỉ trong tích tắc trong khi vẫn giữ được cấu trúc lục giác".
Chuyển động này trong vật lý gọi là "collective motion", tạm dịch "chuyển động tập thể", khác với các dao động nguyên tử riêng lẻ điển hình trong chất rắn.
Nhóm nghiên cứu đã so sánh kết quả của mô hình với các nghiên cứu sóng địa chấn ở lõi bên trong Trái đất. Họ cũng tiến hành các thí nghiệm sóng xung kích trong phòng thí nghiệm để đo vận tốc của các nguyên tử sắt ở áp suất và nhiệt độ cực cao, nơi dự đoán sẽ xảy ra "chuyển động tập thể".
"Tất cả những điều này càng khẳng định thêm dự đoán về sự xuất hiện của 'chuyển động tập thể' trong trái tim sắt của Trái đất", ông Lin nhấn mạnh.
Theo nhóm nghiên cứu, chính sự chuyển động của các nguyên tử sắt đã cung cấp năng lượng cho từ trường Trái đất. Từ trường này đóng vai trò như một lá chắn bao quanh hành tinh, làm chệch hướng bức xạ cực mạnh từ các cơn bão Mặt trời.