Từ trường bảo vệ của Trái đất, được tạo ra bằng cách xoáy sắt lỏng trong lõi ngoài của Trái đất, là vô hình nhưng rất quan trọng đối với sự sống trên bề mặt Trái đất. Nó bảo vệ hành tinh khỏi gió mặt trời. Tuy nhiên, cường độ từ trường giảm xuống còn 10% so với cường độ từ trường hiện nay vào khoảng 565 triệu năm trước. Ngay trước khi kỷ Cambri bùng nổ sự sống đa bào trên Trái đất, trường này bất ngờ phục hồi và lấy lại sức mạnh của nó.
Điều gì gây ra từ trường để bật trở lại?
Nghiên cứu mới của các nhà khoa học tại Đại học Rochester gợi ý rằng sự trẻ hóa này diễn ra nhanh chóng theo tiêu chuẩn địa chất—trong vòng vài chục triệu năm—và trùng hợp với sự hình thành lõi rắn bên trong của Trái đất, cho thấy rằng lõi có khả năng là nguyên nhân trực tiếp.
John Tarduno, William R. Kenan, Jr., Giáo sư Địa vật lý tại Khoa Khoa học Trái đất và Môi trường và trưởng khoa nghiên cứu về Nghệ thuật, Khoa học & Kỹ thuật tại Rochester, cho biết: “Lõi bên trong cực kỳ quan trọng. Ngay trước khi lõi bên trong bắt đầu phát triển, từ trường đã ở điểm sụp đổ, nhưng ngay khi lõi bên trong bắt đầu phát triển, từ trường đã được tái tạo.”
Các nhà khoa học đã xác định được một số niên đại quan trọng trong lịch sử của lõi bên trong, đưa ra manh mối về lịch sử trái đất và sự tiến hóa trong tương lai, làm thế nào nó trở thành một hành tinh có thể ở được và sự tiến hóa của các hành tinh khác trong hệ mặt trời.
Các nhà khoa học đã cố gắng xác định từ trường và lõi của Trái đất đã thay đổi như thế nào trong lịch sử hành tinh của chúng ta trong nhiều thập kỷ do mối quan hệ giữa từ trường và lõi. Do vị trí và nhiệt độ cực cao của vật liệu trong lõi, chúng không thể phát hiện trực tiếp từ trường. May mắn thay, khi khoáng chất nguội đi từ trạng thái nóng chảy của chúng, các hạt từ tính nhỏ trong khoáng chất sẽ khóa cường độ và hướng của từ trường.
Sử dụng tia laser CO2 và từ kế thiết bị giao thoa lượng tử siêu dẫn (SQUID) của phòng thí nghiệm, các nhà khoa học đã xác định được tuổi và sự phát triển của lõi bên trong. Các kim nam châm phút bên trong các tinh thể này là những máy ghi từ tính hoàn hảo.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu từ tính trong các tinh thể cổ đại này để xác định hai niên đại quan trọng mới trong lịch sử của lõi bên trong:
550 triệu năm trước: thời điểm mà từ trường bắt đầu đổi mới nhanh chóng sau một lần suýt sụp đổ 15 triệu năm trước đó. Các nhà khoa học tin rằng sự hình thành của lõi rắn bên trong, lõi này nạp đầy lõi nóng chảy bên ngoài và tăng cường từ trường, là điều mà các nhà khoa học tin rằng chịu trách nhiệm cho sự đổi mới nhanh chóng của từ trường.
450 triệu năm trước: thời điểm cấu trúc của lõi bên trong đang phát triển thay đổi, đánh dấu ranh giới giữa lõi bên trong trong cùng và ngoài cùng. Do kiến tạo mảng trên bề mặt, những thay đổi này ở lõi bên trong xảy ra đồng thời với những thay đổi trong cấu trúc của lớp phủ bên trên nó.
John A. Tarduno, William R. Kenan, Jr., Giáo sư; Giáo sư Địa vật lý, Trưởng khoa Nghiên cứu, Nghệ thuật, Khoa học & Kỹ thuật, cho biết, “Vì chúng tôi giới hạn tuổi của lõi bên trong chính xác hơn nên chúng tôi có thể khám phá ra thực tế là lõi bên trong ngày nay bao gồm hai phần. Các chuyển động kiến tạo mảng trên bề mặt Trái đất đã gián tiếp ảnh hưởng đến lõi bên trong và lịch sử của các chuyển động này được in sâu trong Trái đất vào thế kỷcấu trúc lõi bên trong".
Hiểu được động lực học và sự phát triển của lõi bên trong có thể đưa ra manh mối thiết yếu về các điều kiện mà các hành tinh khác có thể hình thành lá chắn từ tính và duy trì các điều kiện cần thiết để nuôi dưỡng sự sống.
Tarduno nói, “Trong quá trình tiến hóa của hành tinh, nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của lá chắn từ tính và cơ chế duy trì nó.”
“Nghiên cứu này nhấn mạnh sự cần thiết phải có thứ gì đó giống như lõi bên trong đang phát triển để duy trì từ trường trong suốt vòng đời—nhiều tỷ năm—của một hành tinh.”
Tạp chí tham khảo:
- Zhou, T., Tarduno, JA, Nimmo, F., et al. Đổi mới Cambri sớm của geodynamo và nguồn gốc của cấu trúc lõi bên trong. Cộng đồng 13, 4161 (năm 2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31677-7
