Trong một nghiên cứu mới táo bạo, một nhóm nhà khoa học ở Pháp tin rằng họ đã tìm ra một mối liên hệ giữa hai khám phá lớn trong ngành địa vật lí thế kỉ 20 – thuyết kiến tạo mảng và thực tế từ trường của Trái đất bị đảo cực nhiều lần trong lịch sử của hành tinh. Các nhà nghiên cứu ở trường Ecole Normale Supérieure, CNRS và Institut de Physique du Globe ở Paris cho rằng trong một khoảng thời gian địa chất cho trước, vị trí của các lục địa có liên hệ với tần số của sự đảo cực từ trường. Các kết quả trên phù hợp với những cảnh báo hấp dẫn do các nhà địa vật lí khác nêu ra.
Từ trường của Trái đất được sinh ra bởi dòng chảy của sắt nóng chảy trong nhân ngoài của hành tinh – lực Coriolis giúp tạo ra kiểu đối lưu trong vùng này, dẫn tới một dynamo địa cầu. Bằng cách nghiên cứu sự định hướng của các khoáng chất từ tính trong đá ở bề mặt Trái đất, các nhà địa vật lí biết rằng thành phần lưỡng cực chính của từ trường đã bị đảo chiều nhiều lần kể từ khi từ trường đó hình thành trong lịch sử Trái đất thời sơ khai.
Tuy nhiên, từ lâu người ta đã nhận ra rằng tốc độ trung bình của những sự đảo cực từ trường này biến thiên trong quá khứ. Thí dụ, trong 25 triệu năm gần đây, tốc độ đảo cực trung bình là một lần trong 250.000 năm; so với một lần trong 600.000 năm trong 25 triệu năm trước đó nữa. Đa số các nhà địa vật lí đồng ý rằng tần số của sự đảo cực từ phải liên hệ với những sự biến thiên dần dần ở các điều kiện tại ranh giới giữa nhân ngoài và lớp bao phía trên – một vùng nằm sâu chừng 2900 km bên dưới mặt đất. Nghiên cứu trên mô hình cho thấy sự đảo cực xảy ra nhiều hơn khi có một sự bất đối xứng giữa các điều kiện ở nhân ngoài ở bán cầu bắc và ở nhân ngoài ở bán cầu nam.
Vị trí của các lục địa cùng với “lớp bao lồi” của chúng (đường màu đỏ) ở những thời kì khác nhau: (a) hiện nay, (b) 65 triệu năm trước, (c) 200 triệu năm trước, (d) 260 triệu năm trước. (Ảnh: François Pétrélis)
“Phá vỡ đối xứng”
Trong nghiên cứu mới nhất này, đội khoa học người Pháp đề xuất rằng những điều kiện này tại ranh giới nhân ngoài-lớp bao có lẽ có tương quan với sự đối lưu trên diện rộng của lớp bao. Vô số những phần tử đối lưu này mang lại sự tuần hoàn của chất liệu gần như tan chảy bên trong lớp bao và cuối cùng chúng mang lại lực điều khiển sự kiến tạo mảng. Đội khoa học cho rằng “sự phá vỡ đối xứng” này ở sâu trong lòng Trái đất có lẽ được phản ảnh trong sự phân bố của các lục địa – kết quả là đất liền ở một bán cầu nhiều hơn ở bán cầu còn lại.
Để kiểm tra lí thuyết trên, đội khoa học đã định lượng sự đối xứng bắc-nam của các lụa địa trong suốt lịch sử của Trái đất. Các nhà nghiên cứu làm công việc này bằng cách sử dụng vị trí tái hiện lại của các lục địa chiếu lên trên một bản đồ 2D và khép kín tất cả các lục địa với một cái gọi là lớp vỏ phức – cho phép họ quan sát sự đối xứng xung quanh xích đạo. Sau đó, họ so sánh sự đối xứng biến thiên đó với tốc độ đã biết của sự đảo cực từ trong 300 triệu năm qua.
Công bố các kết quả của họ trên tạp chí Geophysical Research Letters, các nhà nghiên cứu báo cáo một mối tương quan giữa tốc độ đảo cực từ và quy mô của sự bất đối xứng giữa các lục địa. Cả hai hiện tượng xảy ra trên cấp độ thời gian chừng 100 triệu năm. “Vấn đề là 100 triệu năm là không đủ lâu cho dòng chảy lớp bao vì nó hiện đang chảy rất chậm”, phát biểu của thành viên đội, François Pétrélis, ông cho biết rằng một mảng kiến tạo thường sẽ mất lượng thời gian tương đương như vậy để di chuyển một vài nghìn km.
Một cuộc cách mạng Pháp chăng?
Ronald Merrill, một nhà nghiên cứu địa từ tại trường Đại học Washington, phát biểu rằng bài báo trên có khả năng nhận được sự chú ý trong bình diện quốc tế nhưng nó sẽ không được xem là một cuộc cách mạng. Ông không bác bỏ mối liên hệ trên, nhưng ông lo ngại rằng thật khí xác lập một mối liên hệ rõ ràng giữa dòng nhiệt tại nhân Trái đất và sự phân bố của các lục địa. Ông cho biết các quá trình dẫn tới sự hình thành của chất liệu lục địa mới trên các mảng kiến tạo không phải là không quan trọng.
Ulrich Christensen, một nhà nghiên cứu địa vật lí tại Viện Nghiên cứu Hệ Mặt trời Max Planck, có quan điểm tương tự. “Mối tương quan đó đủ tốt để tiếp tục khảo sát ý tưởng đó, nhưng nó có tính gợi ý hơn là thuyết phục”, ông nói. Christensen tin rằng quan điểm trên sẽ được củng cố với có thêm bằng chứng từ các mô phỏng dynamo cho thấy sự đối xứng bắc-nam tại ranh giới nhân-lớp bao thật sự là yếu tố quan trọng đối với tần số đảo cực từ.
Pétrélis thì nói đây là một trong những phương pháp trong đó ông dự định phát triển nghiên cứu này và ông cũng sẽ tìm kiếm thêm thông tin về quá trình đảo cực từ trong các số liệu ghi từ cổ.
Nguồn: physicsworld.com
