Gần đây, các nhà nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Úc (ANU) đã phát hiện được tín hiệu của sóng địa chấn ở lõi trong của Trái Đất. Đây là lần đầu tiên giới nghiên cứu đo lường được loại sóng này, sau nhiều năm dự báo về nó trên lý thuyết.

Trong nghiên cứu lõi Trái Đất, thành tích này cũng giống như việc tìm ra chén thánh. Lý do là vì sóng địa chấn - hay còn gọi là J-phase là loại sóng có thể đi xuyên qua tâm Trái Đất. Nhưng J-phase rất nhỏ và rất yếu, việc phát hiện ra nó là vô cùng khó khăn. Vì vậy, trong một thời gian dài, các nhà địa chất có nhiều ước tính khác nhau về độ rắn của lõi Trái Đất.

Theo IFLScience, loại địa chấn nằm ở lõi Trái Đất được đo lường sau khi các trận động đất xảy ra ba giờ và mười giờ. Đó là những lúc các sóng lớn nhất đã chìm hẳn và các mẫu sóng nhỏ hơn, yếu hơn xuất hiện. Dựa trên các cặp sóng thu được qua mỗi trận động đất lớn ở các trạm đo toàn cầu, các nhà nghiên cứu tìm ra sự tương đồng giữa các biểu đồ địa chấn, từ đó xây dựng biểu đồ tương quan toàn cầu. Biểu đồ này còn được gọi là “vân tay của Trái Đất”. Các nhà nghiên cứu địa chất tại Bắc và Nam Cực cũng dùng cách tương tự để đo độ dày của băng. Trong tương lai, ta cũng có thể áp dụng cách này lên các hành tinh khác.

Ảnh minh họa cấu trúc Trái Đất

Mặc dù công trình nghiên cứu trên khẳng định lõi Trái Đất là rắn, nhưng sóng địa chấn chậm hơn 2,5 % so với sự đoán ban đầu. Từ kết quả này, GS Tkalčić, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: "Chúng tôi nhận định rằng lõi trong của Trái Đất thể rắn, tuy nhiên nó lại mềm hơn tất cả những nghiên cứu trước đây chỉ ra."

Lõi trong ban đầu là hợp kim sắt lỏng tạo thành lõi ngoài, rồi đặc lại qua quá trình Trái Đất nguội dần. Việc bắt được tín hiệu sóng địa chấn trong lõi trong giúp chúng ta hiểu rõ hơn về đặc điểm của lõi trong Trái Đất, kết thúc một chặng đường khám phá kéo dài hơn 80 năm sau khi lõi trong được phát hiện.

Năm 1936, căn cứ vào các sóng địa chấn sản sinh ra từ các trận động đất ở New Zealand, nhà địa chấn người Đan Mạch Inge Lehmann (1888-1993) đã xác định được đường biên giới của chúng và tên gọi lõi trong ra đời. Bà đã tính toán bán kính của lõi trong Trái Đất bằng khoảng 70% lõi trong Mặt Trăng. Việc nghiên cứu khu vực này khá khó khăn vì chỉ dựa vào việc so sánh những ảnh hưởng sau các trận động đất với các tiếng vọng ở phía bên kia hành tinh. Đường đi của các sóng sẽ tiết lộ tính chất của loại vật liệu mà chúng xuyên qua.

Theo các nhà khoa học, lõi trong chủ yếu gồm sắt, nikel, một số nguyên tố nhẹ hơn. Giáo sư Tkalčić cho biết, công trình của ông vẫn chưa phân biệt được những phần không tinh khiết của oxy, silicon, lưu huỳnh.

Giáo sư Hrvoje Tkalčić (trái) và nghiên cứu sinh tiến sĩ Phạm Thành Sơn (phải). Ảnh: ANU

Thông tin đáng giá về 'trái tim' Trái Đất có thể được ứng dụng để tìm hiểu sự hình thành các hành tinh khác hay cách từ trường Trái Đất hoạt động.

“Nhiệt độ nóng chảy bên trong lõi sẽ tạo ra đối lưu ở lõi ngoài”, GS Tkalčić nói. Sự đối lưu ở lõi ngoài là nguyên nhân tạo nên từ trường Trái Đất, yếu tố sống còn cho sự sống trên hành tinh xanh.

GS Hrvoje Tkalčić là chuyên gia hàng đầu về địa chấn học toàn cầu tại Viện nghiên cứu về Khoa học Trái đất, Đại học quốc gia Úc (RSES, ANU). Điều thú vị là đồng tác giả của nghiên cứu được công bố trên Science với GS Tkalčić là một du học sinh Việt Nam, anh Phạm Thành Sơn. Phạm Thanh Sơn là cựu sinh viên kỹ sư tài năng khoa Toán Tin ứng dụng - Đại học Bách khoa Hà Nội. Anh hiện là nghiên cứu sinh tiến sĩ ngành Toán học Địa chấn và Địa vật lý tại Đại học Quốc gia Úc (ANU).