Theo truyền thống, chúng ta được dạy rằng Trái đất có bốn lớp chính: lớp vỏ, lớp phủ, lõi ngoài và lõi trong, kiến thức của chúng ta về những gì nằm bên dưới lớp vỏ Trái đất chủ yếu được suy ra từ những gì núi lửa đã tiết lộ và những gì sóng địa chấn đã thì thầm.
Từ những quan sát gián tiếp này, các nhà khoa học đã tính toán rằng lõi bên trong nóng như thiêu đốt, với nhiệt độ vượt quá 5.000 độ C (9.000 độ F), chỉ chiếm 1% tổng thể tích Trái đất.
Nhưng vài năm trước, Stephenson và các đồng nghiệp đã tìm thấy bằng chứng về lõi bên trong của Trái đất thực sự có thể có hai lớp riêng biệt. "Điều đó rất thú vị - và có thể có nghĩa là chúng ta phải viết lại sách giáo khoa!".
Nhóm đã sử dụng một thuật toán tìm kiếm để rà soát và so khớp hàng nghìn mô hình lõi bên trong với dữ liệu quan sát được trong nhiều thập kỷ về thời gian sóng địa chấn truyền qua Trái đất, do Trung tâm Địa chấn Quốc tế thu thập.
Sự khác biệt trong đường dẫn sóng địa chấn qua các lớp Trái đất. (Stephenson và cộng sự, Tạp chí Nghiên cứu Địa vật lý: Trái đất rắn, 2021).
Vậy có gì ở dưới đó? Nhóm nghiên cứu đã xem xét một số mô hình về tính bất đẳng hướng của lõi bên trong – sự khác biệt trong cấu tạo vật liệu của nó làm thay đổi tính chất của sóng địa chấn như thế nào – và nhận thấy có nhiều khả năng xảy ra hơn những mô hình khác.
Trong khi một số mô hình đề xuất vật liệu của các kênh lõi bên trong dẫn sóng địa chấn song song nhanh hơn với đường xích đạo, thì những mô hình khác chỉ ra rằng hỗn hợp vật liệu cho phép sóng địa chấn nhanh hơn song song với trục quay của Trái đất. Ngay cả khi đó, vẫn có những tranh luận về mức độ khác biệt chính xác ở những góc độ nhất định.
Nghiên cứu ở đây không cho thấy nhiều thay đổi theo độ sâu của lõi bên trong, nhưng nó đã phát hiện ra rằng có sự thay đổi theo hướng chậm thành một góc 54 độ, với hướng nhanh hơn của sóng chạy song song với trục.
Stephenson cho biết: “Chúng tôi đã tìm thấy bằng chứng có thể chỉ ra sự thay đổi trong cấu trúc của sắt, điều này cho thấy có lẽ có hai phần riêng biệt bên trong lõi Trái đất” .
"Các chi tiết của sự kiện lớn này vẫn còn là một bí ẩn, nhưng chúng tôi đã thêm một mảnh ghép khác khi nói đến kiến thức của chúng tôi về lõi bên trong của Trái đất."
Những phát hiện mới này có thể giải thích tại sao một số bằng chứng thực nghiệm không nhất quán với các mô hình cấu trúc Trái đất hiện tại của chúng ta.
Sự hiện diện của một lớp trong cùng đã từng bị nghi ngờ trước đây, với gợi ý rằng các tinh thể sắt cấu tạo nên lõi bên trong có sự sắp xếp cấu trúc khác nhau. "Chúng ta bị hạn chế bởi sự phân bố của các trận động đất và máy thu toàn cầu, đặc biệt là ở các cực đối cực", nhóm nghiên cứu viết trong bài báo của họ, giải thích rằng dữ liệu bị thiếu làm giảm độ chắc chắn của kết luận của họ. Nhưng kết luận của họ phù hợp với các nghiên cứu khác về tính bất đẳng hướng của lõi bên trong nhất.
Nghiên cứu trong tương lai có thể lấp đầy một số khoảng trống dữ liệu này và cho phép các nhà khoa học chứng thực hoặc phủ nhận những phát hiện của họ, đồng thời hy vọng dịch được nhiều câu chuyện hơn được viết trong lớp lịch sử ban đầu này của Trái đất.
Nghiên cứu này đã được công bố trên Tạp chí Nghiên cứu Địa vật lý .