Như thường lệ, trước khi đi tìm hiểu chi tiết hơn về công trình vừa đăng tải trên PNAS, chúng ta hãy sơ lược lại một số kiến thức về cấu tạo Trái Đất:
Cấu trúc của Trái Đất
Có kích thước gần như một hình cầu, Trái Đất được cấu thành từ 3 lớp chính. Ngoài cùng là một lớp vỏ rắn được bao phủ bởi các đại dương và biển rộng lớn với diện tích lên tới 75%. Tiếp đến là lớp phủ địa chất (mantle), với cấu tạo chủ yếu ở thể rắn cùng một phần chất lỏng. Lớp phủ chiếm tới 84% thể tích Trái Đất. Trong khi đó nhân của Trái Đất lại bao gồm hai phần: nhân trong rắn và nhân ngoài ở thể lỏng. Phần nhân trong là một quả cầu có thành phần chính là hợp kim sắt-niken, nhiệt độ ở vùng này khoảng 6000 Kelvin (tương đương với nhiệt độ bề mặt Mặt Trời). Nằm giữa nhân trong và lớp phủ là nhân ngoài lỏng cũng gồm sắt và niken.
Mặc dù có cấu tạo tương đối tròn, nhưng khối lượng Trái Đất được phân bố không đồng đều theo cả cả 3 chiều. Do đó, trọng lực mà nó sinh ra cũng không giống nhau ở các điểm trên bề mặt. Ví dụ, đo đạc gia tốc trọng trường ở Hà Nội và Sài Gòn đưa đến hai kết quả khác nhau. Tuy nhiên, cũng chính vì lý do đó, những sự thay đổi phân bố khối lượng đáng kể trong lòng Trái Đất được cho là sẽ gây ra những thay đổi tương ứng ở các khu vực trên bề mặt và vùng không gian bao quanh hành tinh của chúng ta.
Ở một phương diện khác, từ trường của Trái Đất không bị ảnh hưởng bởi sự phân bố khối lượng vì nguồn của nó là các hạt tích điện chuyển động. Một yếu tố quan trọng đóng góp vào từ trường Trái Đất là các hạt tích điện ở lớp nhân ngoài. Bên cạnh đó, tầng điện ly trên bầu khí quyển cũng là một nguồn đóng góp vào từ trường Trái Đất. Cũng chính vì được một trường điện từ bảo vệ, sự sống trên hành tinh xanh không bị hủy diệt bởi các tia vũ trụ năng lượng rất cao. Chúng bị chặn lại bởi bức tường từ trường vô hình và do đó gần như không có nhiều ảnh hưởng tới mặt đất (trừ những nguồn quá mạnh như gió Mặt Trời).
Nghiên cứu mới nhất của các nhà khoa học Pháp-Đức về sự biến đổi nhân ngoài Trái Đất
Lực hút của Trái Đất có thể được đặc trưng bởi gia tốc trọng trường gây ra tại các điểm khác nhau. Đây là một đại lượng dễ dàng đo được ngay cả với những dụng cụ thô sơ như con lắc vật lý. Trong khi đó với những máy đo điện từ phổ thông có thể cho những số liệu từ trường tương đối đáng tin cậy. Tuy nhiên, khi cần tới các kết quả chính xác tuyệt đối, nhất là với trường hợp đo gia tốc trọng trường, người ta phải cần những thiết bị có độ nhạy cao hơn.
Hơn nữa, vấn đề chính đối với những thiết bị đo kể trên, hay ngay cả những công cụ thực nghiệm hiện có là chúng chỉ xác định được đại lượng tổng cộng của từ trường và trọng trường của toàn bộ Trái Đất. Trong khi đó, nếu muốn khảo sát những thay đổi bên trong lớp vỏ Địa Cầu, các nhà khoa học cần phân biệt ảnh hưởng của từng tầng địa chất riêng rẽ. Ví dụ họ muốn xem nhân trong gây ra từ trường như thế nào, lớp phủ tác động ra sao hay vai trò của lớp vỏ ngoài gồm đất đá và các đại dương.
Nhờ những thành quả mới nhất về mặt công nghệ cùng những cải tiến trong phương pháp nghiên cứu, nhóm các nhà khoa học đã kết hợp số liệu quan sát từ các vệ tinh hiện đại như CHAMP và hai tàu không gian trong dự án GRACE của NASA để tách riêng tác động của tác tầng địa chất đối với cả điện trường và từ trường. Trong quá trình khảo sát, họ tập trung sự chú ý đặc biệt vào một khu vực nằm giữa Đại Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương. Nhóm nghiên cứu, ở vùng địa lý trên, có sự thay đổi đáng kể về thông số từ trường và điện trường mà lớp nhân ngoài Trái Đất tạo ra. Đặc biệt vào năm 2007, tốc độ thay đổi từ trường được ghi nhận là rất lớn. Điều này chứng tỏ là dòng chất lỏng ở nhân ngoài đang dịch chuyển nhanh. Quá trình dịch chuyển như vậy sẽ dẫn tới sự cân bằng thủy động học từ trường (magneto-hydrodynamics) ở lõi Trái Đất.
Với việc lần đầu tiên phát hiện mối liên hệ mật thiết giữa sự thay đổi trọng trường và từ trường do ảnh hưởng của lớp nhân ngoài, các nhà khoa học đã bác bỏ quan điểm trước đây cho rằng khối lượng của lớp chất lỏng này không đủ lớn để gây ra ảnh hưởng đáng kể tới trọng trường của Trái Đất. Đồng thời kết quả này cũng mở ra một hướng mới trong việc nghiên cứu tính chất thủy động lực học của nhân Trái Đất dựa vào đo đạc trọng trường.
Nguồn: AlphaGalileo
