Hành trình đến Trung tâm Trái đất, đến một nơi xa hơn cả vũ trụ

Tín dụng hình ảnh: Đại học Tohoku

Nhiệt độ bề mặt của Mặt trời là khoảng 5778 Kelvin

Hãy quên đi những suy đoán của Edge of the Universe. Bạn có bao giờ tự hỏi những gì nằm ở trung tâm của hành tinh mà bạn đã dành toàn bộ cuộc sống của bạn? Nếu bạn là một người như Scott Kelly, người nghĩ rằng, thì Vâng, về mặt kỹ thuật tôi đã dành toàn bộ thời gian của mình ở đây, thì đây là một câu hỏi nhanh: cái nào khó hơn? Đi ra ngoài vũ trụ hay đến trung tâm Trái đất? Chúng ta thực sự biết bao nhiêu về nơi chúng ta gọi là nhà, đài quan sát duy nhất được biết đến trong vũ trụ của chúng ta?

Poster phim: Hành trình đến Trung tâm Trái đất

Các truyền thuyết và huyền thoại của trung tâm Trái đất đã là một chủ đề thảo luận trong tiểu thuyết, khoa học, và kể từ thời xa xưa. Chúng ta hãy quay trở lại năm 1692 sau Công nguyên. Chỉ 10 năm sau khi một sao chổi bí ẩn không xác định xuất hiện trên bầu trời đêm. Nhà thiên văn học Edmond Halley chưa xác định được các mô hình liên quan đến sao chổi này. Trước đó, ông đã đề xuất rằng Trái đất là rỗng! Thực tế đã có nhiều năm qua họ tin vào một trái đất rỗng, giống như Trái đất phẳng. Một khái niệm như vậy đã được khám phá trong khoa học viễn tưởng, giống như cuốn tiểu thuyết năm 1864 được viết bởi Jules Verne có tựa đề mà bạn có thể đã nghe nói đến. (Không phải bạn đã nhấp vào đây vì điều đó sao?) Đáng ngạc nhiên, thậm chí còn có một trang web dành riêng cho khiếu nại này, https://www.ourhollowearth.com/

Ngày nay, chúng ta biết chắc chắn rằng Trái đất không rỗng. Có một cái gì đó bên trong, một nơi mà chưa có người đàn ông nào đạt được. Hãy để chúng tôi thực hiện một số đào sâu để tìm hiểu nó là gì.

Về mặt kỹ thuật, chúng tôi sẽ không làm những gì Elon Musk đã làm, nhưng hãy đi sâu vào thông tin mà chúng tôi có cho đến nay. Thay vào đó, hãy để tôi cung cấp cho bạn một "công ty thú vị", nếu bạn đang đọc điều này bị kẹt trong kẹt xe hoặc chờ đợi một cái gì đó hoặc ai đó.

Vào sâu

Vị trí của Challenger Deep

Chúng ta hãy bắt đầu cuộc hành trình của mình tại nơi sâu nhất trên bề mặt Trái đất, rãnh Mariana ở Thái Bình Dương. Điều đáng kinh ngạc là ngay cả trong rãnh này, loài người đã đạt đến điểm sâu nhất, được gọi là 'Deep Challenger Deep' nằm ở độ sâu khoảng 10900 mét dưới bề mặt. Với áp lực gấp khoảng 1100 lần so với mực nước biển, tại một nơi tối tăm, nơi thậm chí không thể tiếp cận được với ánh sáng mặt trời, các nhà khoa học đã xác định được sự sống một cách đáng ngạc nhiên dưới đáy đại dương.

Nhưng, tôi sẽ phải viết lại câu trước đó của tôi. 'Challenger Deep' không phải là điểm sâu nhất trên Trái đất như nhiều người có thể tin.

Điều này đưa chúng ta đến một cái lỗ được khoan bởi con người ở Nga, nơi sâu hơn nữa. Chưa bao giờ nghe về nó? Nó có tên là 'Kola Super Deep Borehole'. Mọi người thực sự đã đào nó trong khoảng thời gian 19 năm cho đến độ sâu 12262 mét khiến nó trở thành điểm sâu nhất trên Trái đất cho đến nay. Họ không thể đào sâu hơn đơn giản vì điều kiện quá khắc nghiệt với nhiệt độ ở đáy đạt khoảng 180 độ C! Đó là siêu nóng. Một điều chắc chắn, khi chúng ta đi sâu hơn, nhiệt độ đang tăng lên.

Vì vậy, trong hình bên trái, bạn có thể thấy một vòng tròn kín nhỏ. Bạn có tin tôi không nếu tôi nói rằng nó mở ra một lỗ sâu hơn 12 km vào Trái đất? Những gì bạn đang nhìn thực sự là lỗ khoan Kola Super Deep đã được niêm phong vào tháng 8 năm 2012. Nếu bạn đang cân nhắc về độ sâu của nó, thì nó chỉ cách khoảng 0,192% khoảng cách đến trung tâm! Đó là người tối đa anh ta chinh phục Mặt trăng có thể tới đây trên Trái đất. Tất cả mọi thứ dưới mức đó chỉ được giải thích thông qua các lý thuyết và giả thuyết khác nhau dựa trên dữ liệu khoa học có sẵn cho chúng tôi.

Vươn ra biển ngầm

Nếu chúng ta tiếp tục đào, chúng ta sẽ kết thúc về mặt kỹ thuật trong một đại dương ngầm rộng lớn có lượng nước gấp 3 lần so với tất cả nước của tất cả các đại dương trên bề mặt kết hợp lại với nhau! Tin tôi đi, cái này không lấy từ bất kỳ tiểu thuyết khoa học viễn tưởng nào.

Làm sao chúng ta biết được điều này? Trước khi tôi tiết lộ câu trả lời, một câu hỏi. Bạn nghĩ tất cả nước trên hành tinh của chúng ta đến từ đâu?

Nghiên cứu được thực hiện bởi Đại học Tây Bắc và Đại học Mexico cho thấy bằng chứng mạnh mẽ về một nguồn nước ngầm sâu tới 660 km. Đồ họa thông tin tuyệt đẹp này của Cath Levett minh họa tương tự.

Sự tồn tại của Ringwoodite là chìa khóa cho câu đố này. Vật liệu này chỉ hình thành dưới áp suất cao và điều kiện khắc nghiệt sâu bên dưới và đoán xem, nó có nước trong đó, dưới dạng ion hydroxyl!

Chúng tôi đang ở dưới mực nước biển 660 km và vẫn còn 5711 km để đi lại. Trở lại trường học, chúng ta sẽ biết rằng Trái đất có lớp vỏ, lớp phủ và lõi; nhưng đó không phải là tất cả những gì ở đó Nếu bạn chưa nhận ra điều đó, thì chúng ta đã ở sâu bên trong lớp phủ đã vượt qua sự gián đoạn Mohorovičić. (Được rút ngắn là Moho (ít nhất là bây giờ tôi có thể đánh vần từ này), điều này đánh dấu sự chuyển từ lớp vỏ sang lớp phủ và tồn tại ở độ sâu khoảng 7 Tiết35 km)

Thần chú: Một nơi chiếm 84% thể tích Trái đất

Thần chú được chia thành 4 lớp riêng biệt;

  1. Thượng lưu bao gồm cả Litosphere và Asthenosphere
  2. Vùng chuyển tiếp (mốc 660 km nơi dự trữ nước ngầm dự kiến ​​sẽ tồn tại)
  3. Hạ bệ (sâu tới 2891 Km)
  4. Ranh giới cốt lõi bí ẩn

Đến cuối lớp phủ dưới, chúng tôi bắt gặp một điều gì đó khá đáng lo ngại. Trước khi chúng ta đi tiếp, một vài điều để nói:

Bạn có thể đã nghe nói về một Xenomor trước đây nhưng bạn đã bao giờ bắt gặp một Xenolith chưa? Nói một cách đơn giản, nó là một loại đá khác trong một loại đá khác. Những tảng đá đặc biệt này cho chúng ta cái nhìn sâu sắc về cấu trúc của lớp phủ. Thường xuyên hơn, những xenolith có thể truy cập này được tìm thấy trong đá có nguồn gốc từ sâu bên trong Trái đất và đã xuất hiện trên bề mặt. Bằng cách phân tích thành phần của chúng, chúng ta có thể hiểu các điều kiện tồn tại sâu bên dưới.

Một số phân tích địa chấn

Ở dưới cùng của lớp phủ dưới, chúng tôi đạt đến ranh giới lõi-lớp phủ (ở 2981 km). Điều làm cho nó đặc biệt là nó hoạt động như một ranh giới giữa lớp phủ rắn và lõi ngoài lỏng. Tôi nhắc lại, lõi ngoài là chất lỏng!

Đi sâu vào lõi ngoài bằng kim loại lỏng, ở khoảng 2100 Km, chúng ta đạt đến một điểm gọi là sự gián đoạn của Gutenberg. Đã đến lúc bật Chế độ nhà khoa học! Để hiểu được ý nghĩa của việc này, trước tiên chúng ta phải biết về sóng địa chấn, sóng cơ thể phải cụ thể.

Sóng địa chấn chỉ là sóng 'năng lượng' và có thể được phân loại thành sóng bề mặt (sóng truyền trên bề mặt Trái đất) và sóng cơ thể (sóng truyền qua bề mặt Trái đất).

Sóng cơ thể được phân loại thành sóng sơ cấp (hoặc sóng P) và sóng thứ cấp (hoặc sóng S). Máy đo địa chấn là một dụng cụ nhạy cảm đặc biệt có thể phát hiện và ghi lại các sóng địa chấn này. Sử dụng các công cụ này, một số điều có thể được phân tích. Sóng được tạo ra do rung động, giật hoặc một số nhiễu loạn trong bề mặt Trái đất. Bây giờ chúng ta biết rằng sóng P có bản chất theo chiều dọc, nghĩa là sự lan truyền của sóng có cùng hướng với sự dịch chuyển (hoặc rung) của môi trường mà nó truyền qua. Sóng S được tìm thấy là ngang trong tự nhiên, nghĩa là sự lan truyền của sóng vuông góc với hướng dịch chuyển của môi trường. Do đó sóng ngang chỉ có thể lan truyền qua một môi trường cứng có thể giữ lại các chuyển vị vuông góc.

Sóng dọcSóng ngang (Hình ảnh lịch sự: acs.psu.edu)

Vì vậy, kết luận cho toàn bộ phân tích này? Sóng ngang (hay còn gọi là sóng S) không thể truyền qua chất lỏng. Nhưng chờ đã, tôi vừa đề cập rằng lõi ngoài của chúng ta có chất lỏng trong tự nhiên? Các nhà khoa học ngay lập tức nắm bắt được lập luận này và bằng cách phân tích đơn giản các sóng địa chấn, đã tìm ra tầm quan trọng của sự gián đoạn Gutenberg. Về cơ bản, nó đánh dấu ranh giới nơi sóng S biến mất hoàn toàn (vì chúng không thể vượt ra ngoài nó), cho thấy bản chất nóng chảy lỏng của lõi ngoài và cũng cho chúng ta thấy rằng sóng P giảm vận tốc. Đó là cách chúng tôi có thể lập bản đồ cấu trúc bên trong Trái đất ở độ sâu lớn như vậy.

Vươn tới biên giới cuối cùng: Lõi bên trong

Đi sâu hơn vào lõi ngoài, chúng ta đến một nơi gọi là sự gián đoạn Bullen nơi chúng ta một lần nữa gặp một sự khác biệt đáng chú ý, lõi bên trong vững chắc. Vâng! tại trung tâm của Trái đất là một lõi kim loại rắn bên trong có đường kính khoảng 1220 Km. Ở độ sâu này, áp suất rất lớn đến nỗi sắt và niken có trong lõi có thể tồn tại ở trạng thái rắn bất chấp nhiệt độ cao. Bằng cách này, nhiệt độ cao đến mức nào?

Đó là - chờ đợi nó - một con số khổng lồ 5700 Kelvin! Dòng đầu tiên của bài viết này mà bạn có thể nghĩ là ngẫu nhiên, bây giờ bắt đầu có ý nghĩa (cuộn lên và kiểm tra nếu bạn đã bỏ lỡ nó!). Sâu dưới chân bạn là một quả bóng kim loại hung dữ nóng bỏng cạnh tranh với Mặt trời! Thật đáng sợ làm sao! Những quan sát này cũng giúp chúng ta hiểu quá trình hình thành các hành tinh.

Nhưng chờ đã, hành trình của chúng ta chưa kết thúc. Bây giờ chúng ta có một ý tưởng tốt về mọi thứ tồn tại đến trung tâm của trái đất, nhưng có gì đó không ổn. Không có cuộc thảo luận nào về lõi hoàn tất mà không đề cập đến từ trường của Trái đất. Trước khi chúng tôi làm điều đó, đây là một vài câu hỏi để suy ngẫm.

Đặt câu hỏi những gì có vẻ là một quan sát rất tầm thường đôi khi có thể dẫn đến những khám phá mang tính cách mạng.

Bạn đã bao giờ tự hỏi tại sao Trái đất quay quanh trục của nó? Tại sao các hành tinh quay? Một câu hỏi thú vị hơn là tại sao tất cả các hành tinh quay từ tây sang đông đối với trục của chúng nhưng sao Kim và sao Thiên Vương lại quay từ đông sang tây?

Nói về xoay vòng, tôi đã đề cập rằng lõi bên trong của chúng ta, trên thực tế, cũng quay theo hướng từ đông sang tây, cũng với tốc độ nhanh hơn so với vòng quay của Trái đất? Ngoài ra, lõi chất lỏng bên ngoài quay theo hướng ngược lại (từ tây sang đông). Chỉ cần dành một chút thời gian để tưởng tượng những vòng quay này và toàn bộ hệ thống phức tạp như thế nào. Những vòng quay này được quy cho từ trường của Trái đất.

Từ trường này đến từ đâu? Lý thuyết tốt nhất của chúng tôi là từ cốt lõi nhưng có một quan niệm sai lầm ở đây. Làm nóng cực độ của một vật liệu có thể có một số hiệu ứng thú vị trên nó. Đã đến lúc giới thiệu một thứ gọi là Điểm Curie, về cơ bản là nhiệt độ tối đa mà một vật liệu nhất định có thể giữ được các đặc tính từ tính vĩnh viễn của nó. Trên điểm Curie, vật liệu sẽ mất hết từ tính. Điểm Curie của sắt là khoảng 1043 Kelvin. Không phải nhiệt độ ở lõi cao hơn nhiều so với đó sao?

Rõ ràng, lõi sắt rắn bên trong không phải là lý do cho từ trường. Nguồn gốc của từ trường được giải thích bằng lý thuyết động lực học phức tạp hơn. Điều thực sự xảy ra là sự đối lưu theo luật của Ampe trong hành động ở lõi chất lỏng bên ngoài. Nếu bạn đã quên vật lý học trung học, đây là một tóm tắt nhanh: một vòng lặp hiện tại có thể tạo ra từ trường và từ trường thay đổi có thể tạo ra dòng điện. Những trường này tác dụng lực Lorentz lên các hạt tích điện. Hãy để tôi kết thúc jibber-jabber kỹ thuật này và đi thẳng vào vấn đề.

Một mô phỏng trên máy tính của Từ trường Trái đất (Chỉ cần nhìn vào mức độ phức tạp của nó)

Nếu bạn đang nghĩ rằng chúng tôi đã hiểu rõ tất cả, bạn hoàn toàn sai lầm. Tôi vừa mới gãi bề mặt của đỉnh của một tảng băng trôi. Chúng tôi thực sự không biết gì ngoài giả vờ như chúng tôi làm! Bây giờ tôi sẽ bắn phá bạn với một số câu hỏi hấp dẫn. Bạn có biết rằng từ trường của chúng ta đảo ngược hướng của nó cứ sau vài trăm nghìn năm không? Sao Hỏa thậm chí không có từ trường (theo như chúng ta biết). Thế còn cái đó? Bạn có biết về pha T Tauri của Mặt trời có thể ảnh hưởng mạnh đến việc tạo ra từ trường của Trái đất không? Có quá nhiều điều để thảo luận và nếu tôi tiếp tục, bài viết này sẽ thực sự trở thành một cuốn sách giáo khoa!

Một vài đoạn trước đó, khi tôi đề cập rằng hành trình của chúng tôi chưa kết thúc, tôi thực sự đang đề cập đến một thứ khác, một cái gì đó kỳ quái hơn.

Hãy nhập lõi bên trong:

Một nghiên cứu tương đối gần đây cho thấy bản thân lõi bên trong có một lớp khác gọi là lõi bên trong! Có vẻ như các nhà khoa học đã mệt mỏi với việc đặt tên cho tất cả các lớp này cuối cùng.

SỰ CỐ L CORI: Sắt ở phần trong cùng của lõi bên trong Trái đất (màu đỏ) được định hướng ở một góc hoàn toàn khác (đường màu xanh) so với phần còn lại của lõi bên trong (màu cam). Nghiên cứu mới cho thấy lõi bên trong nhất thực sự hình thành sớm hơn hàng tỷ năm so với suy nghĩ trước đây, ngay sau khi hình thành hành tinh. (KHÓA HỌC HÌNH ẢNH: DỊCH VỤ XUẤT BẢN LACHINA)

Một sự thật đáng ngạc nhiên về khu vực này là các tinh thể sắt ở đây nằm ở trục đông-tây, không giống như các phần khác mà chúng được định hướng theo trục bắc-nam và chúng ta chỉ đơn giản là không biết tại sao.

Có lẽ cuối cùng chúng ta cũng có thể kết luận rằng chúng ta gần như đã đến trung tâm thực sự của Trái đất.

Một điều chúng ta có thể chắc chắn là tại chính trung tâm là điểm cổ xưa nhất của hành tinh chúng ta, một nơi tượng trưng cho trái tim của một hành tinh sống. Có lẽ chúng ta sẽ không bao giờ đạt được nó. Nó thậm chí có thể tốt hơn nếu chúng ta không thử. Để khám phá một cái gì đó mà không có một ý tưởng rõ ràng về hậu quả là một rủi ro. Nhưng, chúng ta sẽ dừng việc theo đuổi của mình trước khi quá muộn?

Có lẽ. Có thể không.

Dưới đây là một số liên kết để theo đuổi khám phá của bạn hơn nữa;

  1. Lý thuyết động lực học: Nguồn gốc của từ trường của một hành tinh
  2. Tại sao sao Kim và sao Thiên Vương quay theo hướng sai?
  3. Trường từ tính của sao Hỏa ở đâu?
  4. Ngôi sao T-Tauri là gì?
  5. Một bài viết thú vị về đảo ngược địa từ

Câu đố đằng sau tiêu đề của bài viết: Đối với những người chưa nhận ra nó, tiêu đề này bắt nguồn từ sự kết hợp của một cuốn tiểu thuyết nổi tiếng của Jules Verne (Hành trình đến Trung tâm Trái đất) và một bộ truyện ít được biết đến của Nhật Bản tên, Một địa điểm xa hơn cả vũ trụ, kể về câu chuyện của một nhóm bạn trẻ đi thám hiểm Nam Cực. Người ta có thể tự hỏi làm thế nào tiêu đề có thể gây hiểu lầm, nhưng theo quan điểm của tôi, nó nói chung có nghĩa là có thể, chúng ta sẽ khám phá các ngôi sao và xa hơn một ngày nào đó nhưng trớ trêu thay chúng ta có thể không bao giờ đến trung tâm Trái đất. Nó thực sự giống như một nơi xa hơn chính vũ trụ. Nếu chúng ta đạt được nó, nó có thể là kết thúc của nhân loại.