Phát hiện cấu trúc khổng lồ dưới lòng đất

Theo Vice, các nhà khoa học đã phát hiện một cấu trúc khổng lồ hình thành từ vật chất dày đặc nằm ở giữa lớp lõi ngoài và lớp phủ dưới Trái Đất. Cấu trúc này tạo thành khu vực khoảng 3.000 km nằm ngay dưới chân chúng ta bao lâu nay.

Để thăm dò cấu trúc bí ẩn sâu bên trong hành tinh, các nhà nghiên cứu đã sử dụng thuật toán vốn dùng để phân tích các thiên hà xa xôi.

Nhóm nhà khoa học đứng đầu là Doyeon Kim - nhà địa chấn học tại Đại học Maryland - đã tạo ra biểu đồ địa chất từ hàng trăm trận động đất xảy ra từ năm 1990-2018 bằng thuật toán có tên Sequencer.

Sương mù trên quần đảo Marquesas, thuộc Pháp. Ảnh: Vice.

Các nghiên cứu địa chấn khác thường chỉ tập trung vào những dữ liệu nhỏ lẻ về hoạt động của các trận động đất trong khu vực nhất định. Nhưng với Sequencer, các nhà khoa học đã phân tích được khoảng 7.000 phép đo động đất trong nhiều thập kỷ qua, mỗi trận có cường độ ít nhất 6,5 richter.

Một trong những cấu trúc khổng lồ này nằm sâu dưới quần đảo Marquesas, thuộc Pháp, trước đây chưa từng được phát hiện. Trong khi cấu trúc khác từng được tìm thấy trước đó bên dưới Hawaii nhưng trong đợt nghiên cứu này, người ta nhận thấy nó có kích thước lớn hơn ước tính.

“Nghiên cứu này rất đặc biệt bởi đây là lần đầu tiên chúng ta có thể xem xét bộ dữ liệu lớn như vậy một cách hệ thống, trong đó chứa dữ liệu của gần như toàn bộ lưu vực Thái Bình Dương", ông Doyeon Kim cho biết.

Vị trí của khối cấu trúc bí ẩn trong lòng Trái Đất. Ảnh: Vice.

Động đất tạo ra sóng địa chấn truyền vào bên trong hành tinh. Các cấu trúc tại đây làm cho những con sóng bị phân tán, biến dạng. Những sóng bị biến dạng được ghi lại trong các biểu đồ địa chấn ghi hoạt động sóng bên trong Trái Đất. Nhờ đó, các nhà nghiên cứu thu được những góc nhìn hiếm hoi về thế giới ngầm trong lòng đất vốn không thể tiếp cận.

Nhóm nghiên cứu tập trung vào các địa chấn được tạo ra bởi sóng trượt (sóng S), loại sóng truyền dọc theo ranh giới giữa lõi Trái Đất và lớp phủ, cho ra dữ liệu rõ ràng hơn sóng sơ cấp (sóng P).

"Chúng tôi thích dùng sóng trượt hơn vì chúng có biên độ lớn, sạch vì có lưu lượng sóng P ít hơn", ông Kim nói. Cụ thể, nhóm nghiên cứu tìm kiếm các sóng trượt nhiễu xạ dọc theo ranh giới lõi-lớp phủ. “Vì nhiễu xạ dọc theo bề mặt đó, nó tạo ra cơ hội tuyệt vời để tìm kiếm các cấu trúc nhỏ bé này trên ranh giới lớp phủ-lõi”.

Khi sóng S chạm vào các cấu trúc địa chất này, chúng tạo ra tín hiệu giống như tiếng vang gọi là "dấu hiệu trước" (Postcursor).

Những tiếng vang này cho thấy sự tồn tại của cấu trúc dị thường sâu bên trong Trái Đất, được gọi là vùng vận tốc cực thấp (ULVZ). Không ai biết chính xác các ULVZ được hình thành như thế nào hoặc được tạo ra từ đâu, nhưng rõ ràng nó có đường kính khoảng 100 km và đủ dày đặc để khiến các đợt sóng đi qua bị chậm lại.

Các siêu ULVZ (vùng màu đỏ tươi) có thể lưu trữ dấu hiệu địa hóa nguyên thủy tương đối nguyên chất kể từ thời Trái Đất sơ khai. Ảnh: Semanticscholar.

Bằng cách cho Sequencer lọc qua hàng nghìn địa chấn, Kim và các đồng nghiệp phát hiện trong bộ dữ liệu của họ, tín hiệu như tiếng vang kia phát ra mạnh nhất từ dưới Hawaii và quần đảo Marquesas. Đây là bằng chứng rõ ràng về sự tồn tại của hai “siêu ULVZ” - khu vực vật chất đậm đặc rộng từ 1.000 km trở lên.

Siêu ULVZ là những cấu trúc thú vị, không chỉ do kích thước rộng lớn mà còn vì chúng có thể hình thành từ các vật liệu hiếm tồn tại trước cả khi Mặt Trăng xuất hiện. Những khối dị thường với kích thước khổng lồ này có thể là vật chất nóng chảy do một vụ va chạm khổng lồ giữa Trái Đất sơ khai và vật thể có kích cỡ sao Hỏa hơn bốn tỷ năm trước.

Nhóm nghiên cứu có kế hoạch tiếp tục phát triển nghiên cứu này và thuật toán Sequencer, giúp chúng ta nhìn rõ những cấu trúc bí ẩn bên dưới Trái Đất . Họ cũng hy vọng sẽ mở rộng tập dữ liệu sang cả những trận động đất dưới Đại Tây Dương.