Nghiên cứu được công bố trên Geophysical Research Letters, cho thấy cấu trúc đá ở phần sâu nhất của lớp phủ có thể biến đổi động lực học trong thời gian ngắn. Phát hiện này có thể mang lại những gợi ý quan trọng để hiểu hơn về sự hình thành động đất lớn hay sự tạo ra từ trường, "lá chắn" bảo vệ sự sống trên Trái đất.

Nhóm nghiên cứu do nhà khoa học Charlotte Gaugne Gouranton (Đại học Thành phố Paris) dẫn dắt, với sự tham gia nổi bật của chuyên gia địa vật lý Isabelle Panet (Đại học Gustave Eiffel, Pháp), đã khai thác dữ liệu từ sứ mệnh vệ tinh GRACE (2002 - 2017), dự án hợp tác Mỹ - Đức vốn được thiết kế để đo trường hấp dẫn của Trái đất.

Hai vệ tinh GRACE bay nối tiếp nhau ở khoảng cách cố định, trở thành công cụ chính xác hiếm có. Khi vệ tinh dẫn đầu đi qua khu vực có khối lượng lớn như dãy núi hay túi nước ngầm, lực hút mạnh hơn khiến nó dịch chuyển đôi chút, kéo theo thay đổi khoảng cách so với vệ tinh phía sau. Những biến đổi ở cấp độ milimét này phản ánh chính xác sự thay đổi trọng lực.

Ban đầu, GRACE chủ yếu phục vụ nghiên cứu chu trình nước: băng tan, mực nước ngầm. Nhưng nhờ độ nhạy cực cao, nhóm nghiên cứu nhận ra nó còn "bắt" được cả biến động từ sâu trong lòng đất, thậm chí trước đây họ từng dùng dữ liệu này để phát hiện dấu hiệu ở độ sâu hàng trăm km, liên quan đến các trận động đất lớn.

Trong phân tích mới, một tín hiệu bất thường xuất hiện, rõ ràng nhất vào năm 2007, với tâm nằm dưới Đại Tây Dương, ngoài khơi châu Phi. Tính chất của tín hiệu này hoàn toàn loại trừ khả năng xuất phát từ sự dịch chuyển nước hay băng trên bề mặt. "Ít nhất một phần nguyên nhân phải xuất phát từ bên trong Trái đất rắn, từ rất sâu", tiến sĩ Panet nhấn mạnh.

Đáng chú ý, cùng thời điểm 2007, các vệ tinh chuyên theo dõi từ trường cũng ghi nhận một bất thường địa từ ở cùng khu vực. Sự trùng hợp không gian và thời gian cho thấy hai hiện tượng, hấp dẫn và từ trường, có thể là hai mặt của cùng một quá trình địa chất sâu thẳm.

Nhóm nghiên cứu đưa ra giả thuyết: ở đáy lớp phủ, nơi đá giàu khoáng vật perovskite, đã xảy ra biến đổi ở cấp độ nguyên tử. Dưới áp lực khổng lồ, cấu trúc tinh thể của khoáng vật này có thể "sụp đổ" sang dạng đặc hơn, được gọi là chuyển pha.

Sự biến đổi này làm tăng mật độ khối đá, khiến khối lượng khu vực tăng lên, tạo ra tín hiệu trọng lực. Các khối đá lân cận buộc phải tái sắp xếp, làm ranh giới giữa lớp phủ và lõi bị biến dạng khoảng 10cm. Nghe có vẻ nhỏ bé, nhưng biến đổi này đủ để ảnh hưởng tới dòng đối lưu của sắt nóng chảy trong lõi ngoài, vốn là nguồn gốc của từ trường Trái đất và gây ra nhiễu động địa từ năm 2007.

Tiến sĩ Panet thận trọng cho biết kịch bản này cần được kiểm chứng thêm: "Đây mới chỉ là một giả thuyết, chúng tôi vẫn cần nhiều bằng chứng hơn". Tuy nhiên, chỉ riêng việc quan sát được sự kiện kiểu này đã được xem là bước tiến lớn trong khoa học Trái đất.

Giáo sư Barbara Romanowicz, nhà địa chấn học Đại học California, Berkeley, nhận định: "Lần đầu tiên chúng ta có bằng chứng thuyết phục về các quá trình động lực ở đáy lớp phủ diễn ra đủ nhanh để có thể nghiên cứu ngay khi chúng xảy ra".

Cho đến nay, nhóm chưa phát hiện tín hiệu trọng lực nào khác tương tự sau năm 2007. Nhưng việc theo dõi vẫn tiếp tục. Dữ liệu từ thế hệ vệ tinh kế nhiệm GRACE đang được kỳ vọng sẽ giúp hé lộ thêm những bí ẩn ở tầng sâu nhất của hành tinh, nơi Trái đất đang âm thầm "thở" và vận động.

Cực Trái đất dịch chuyển vì các đập nước trên thế giới

Trong 200 năm qua, con người đã âm thầm tác động lên các cực của Trái đất khi xây dựng hàng ngàn đập nước trên khắp thế giới, khiến các cực này dịch chuyển hơn 1m.