Từ trường Trái Đất mới hơn nửa tuổi đời

Từ trường của Trái Đất do lớp sắt nóng chảy chuyển động quanh lõi rắn bên trong tạo ra. Từ trường này sẽ còn tồn tại trong một thời gian rất dài, khoảng một tỷ năm, theo nhà cổ địa từ Andy Biggin, Đại học Liverpool, đồng tác giả của phát hiện này. Cổ địa từ là ngành nghiên cứu về lịch sử từ trường của Trái Đất, dựa trên các mẫu đá, trầm tích hoặc các tài liệu khảo cổ.

"Các mô hình lý thuyết phù hợp nhất với dữ liệu chúng tôi thu thập được cho thấy phần lõi nóng chảy này mất nhiệt chậm hơn nhiều so với thời điểm 4,5 tỷ năm trước, và nó sẽ giúp duy trì từ trường Trái Đất trong ít nhất một tỷ năm nữa", Biggin nói.

Sự tồn tại của từ trường Trái Đất lâu dài một cách đáng ngạc nhiên, nếu so với sao Hỏa. Sao Hỏa cũng từng có từ trường mạnh ngăn chặn bức xạ gió Mặt Trời, nhưng từ trường này đã biến mất hoàn toàn vào khoảng 500 triệu năm trước. Không có từ trường bảo vệ có thể là nguyên nhân làm cho sự sống chỉ có thể phát triển ở Trái Đất mà có thể không có ở sao Hỏa.

Trái Đất hình thành cách đây 4,54 tỷ năm, khoảng 100 triệu năm sau khi hệ Mặt Trời hình thành. Lúc đầu, đây chỉ là một quả cầu đá nóng chảy. Theo thời gian, các lớp đá bề mặt nguội dần, cứng lại hình thành nên các lục địa, "trôi" bên trên phần lõi nóng chảy, sau đó khí quyển và sự sống hình thành.

Độ mạnh của từ trường Trái Đất tỷ lệ thuận với chuyển động của các phân tử sắt từ trong phần lõi nóng chảy. Đây chính là chuyển động xảy ra do hiện tượng đối lưu nhiệt, khi nhiệt từ lớp lõi nóng chảy truyền cho lớp địa chất rắn ở giữa nó và lớp vỏ Trái Đất. Sự mất nhiệt do đối lưu này mạnh lên đáng kể khi phần lõi hóa rắn, làm tăng độ lớn của từ trường, theo kết luận của các nhà nghiên cứu.

Có thể thấy quá trình hóa rắn lõi này rất quan trọng. Nhờ đó mà sự sống Trái Đất được bảo vệ khỏi các bức xạ có hại từ gió Mặt Trời. Tuy nhiên, hiện các nhà khoa học vẫn chưa thống nhất về thời gian xảy ra hiện tượng này. Một số cho rằng phần lõi rắn hình thành 500 triệu năm trước, trong khi số khác tin vào con số hai tỷ năm trước. Phần lõi rắn hiện có kích thước cỡ sao Diêm Vương.

Để trả lời câu hỏi này, Biggin và các cộng sự đã nghiên cứu một cơ sở dữ liệu theo dõi hướng và độ mạnh của từ trường của các hạt từ tính trong đá cổ đại. Họ phát hiện ra có một sự tăng đột biến độ mạnh của từ trường trong khoảng 1-1,5 tỷ năm trước. Họ cũng tính ra được tốc độ hóa rắn của phần lõi. Đường kính phần lõi rắn tăng khoảng 1mm mỗi năm. Kết luận này đã được công bố trên tạp chí Nature hôm 7/10.

"Phát hiện này có thể thay đổi hiểu biết của chúng ta về cấu tạo bên trong Trái Đất và lịch sử của nó", Biggin nói.

Nguyễn Thành Minh

• Tạo lá chắn từ trường giống Trái Đất cho tàu vũ trụ
• Lò nhiệt hạch có từ trường mạnh gấp 100.000 Trái Đất