Liệu bên dưới mặt đất nơi chúng ta đang đứng là nơi như thế nào? Bằng trí tưởng tượng thú vị, bộ phim “Cuộc phiêu lưu vào lòng đất” đã giúp chúng ta trả lời cho câu hỏi này. Thế giới sâu trong lòng đất được miêu tả là một nơi bí ẩn với những con vật khổng lồ chạy quanh thung lũng, những con cá răng đao bụng đói bơi khắp đại dương, và những tảng đá lơ lửng trong không trung bởi lực từ trường mạnh. Hãy cùng du hành vào lòng trái đất, một thế giới chưa từng có bất cứ người nào ghé thăm.
Cấu trúc bên trong của trái đất, thế giới dưới chân chúng ta
Nơi có khoảng cách xa nhất mà con người đã từng đặt chân đến là mặt trăng, cách trái đất khoảng 384 400 km. Trong số các phương tiện được làm ra bởi con người, tàu Voyager 1 là tàu thăm dò không gian đã từng đi xa nhất với khoảng 20 tỷ km từ trái đất. Nghịch lý là vào thời đại mà con người đã vươn ra đến tận vũ trụ, thì độ sâu mà chúng ta có thể khám phá được dưới lòng đất chỉ vỏn vẹn 13 km. Nếu như bán kính của trái đất là khoảng 6 400 km thì với độ sâu như vậy, có thể nói chúng ta thậm chí còn chưa đi qua lớp vỏ của trái đất.
Bên trong trái đất có áp suất và nhiệt độ cực cao nên độ sâu mà chúng ta có thể khám phá được cũng bị giới hạn. Tuy nhiên, giống như việc có thể sử dụng tia X hoặc sóng siêu âm để nhìn vào bên trong cơ thể con người, cấu trúc bên trong của trái đất cũng có thể được nhìn thấy bằng cách phân tích các sóng địa chấn (là kết quả của các trận động đất có gây ra dư chấn) truyền qua các lớp vỏ trái đất.
Trong các loại sóng địa chấn chứa các thông tin bên trong trái đất, có sóng P và sóng S. Sóng S chỉ có thể truyền qua vật rắn trong khi sóng P thì có thể truyền qua hầu hết mọi vật chất. Khi sóng địa chấn được truyền đi, vận tốc truyền sẽ thay đổi đột ngột tại mặt phân cách khi chạm vào một lớp vật chất khác. Người ta có thể biết được bên trong trái đất có bao nhiêu lớp thông qua các đặc điểm này của sóng địa chấn.
Năm 1909, Andrija Mohorovicic, một nhà địa chấn học người Croatia đã phát hiện ra một nơi có tốc độ của sóng địa chấn tăng nhanh hàng chục kilômét bên dưới bề mặt trái đất. Điều đó có nghĩa là bên trong trái đất được làm bằng các vật chất khác nhau. Ngày nay, ranh giới giữa lớp vỏ và lớp phủ của trái đất được gọi là điểm gián đoạn Mohorovicic vì được đặt theo tên nhà địa chấn. Năm 1914, Beno Gutenberg, nhà địa chấn học người Mỹ gốc Đức đã phát hiện ra ranh giới giữa lớp phủ và lõi trái đất. Năm 1936, nhà địa chấn học Inge Lehmann người Đan Mạch đã phát hiện ra lõi bên trong của trái đất.
Thật ra không có không gian bí ẩn nào sâu bên trong trái đất có thể là nơi động vật quý hiếm sinh sống. Thế nhưng, người ta phát hiện ra rằng cấu tạo trong đó được chia thành nhiều lớp giống như một quả trứng được tạo thành từ lòng đỏ, lòng trắng và vỏ. Tại trung tâm của trái đất giống như lòng đỏ trứng, là lớp lõi nặng với bán kính khoảng 3 500 km, được chia thành các lớp lõi rắn bên trong và lớp lõi ngoài lỏng. Nhiệt độ của lõi trong được ước tính là hơn 5 000oC. Lớp phủ dày 2 900 km bao quanh lõi giống như một lớp lòng trắng trứng, còn lớp vỏ tương đối nhẹ bao quanh bề mặt trái đất giống với vỏ trứng. Có 2 loại lớp vỏ: độ dày trung bình của vỏ lục địa là khoảng 35 km còn vỏ đại dương là khoảng 5 km.
Kiến tạo mảng: Trái đất đang chuyển động
Mặt đất trông có vẻ như không hề di chuyển nhưng thực chất là đang di chuyển rất chậm. Sự chuyển động này của trái đất gây ra các hiện tượng có ảnh hưởng tới chúng ta như động đất và núi lửa. Tuy nhiên, các nhà khoa học cho rằng trái đất là một khối rắn bất động nên trong suốt một thời gian dài, họ đã không thể đưa ra lời giải thích chính xác về các hiện tượng đó. Mãi đến những năm 1960, họ mới khám phá ra thuyết kiến tạo mảng. Đó là giả thuyết cho rằng vỏ ngoài của trái đất không phải được tạo thành bởi một mảng thống nhất, mà được ghép lại bởi hơn mười mảng lớn nhỏ. Kể từ đó, loài người mới có cái nhìn mới về trái đất.
Có các mảng khác nhau trên bề mặt trái đất. Lớp thạch quyển cứng có độ dày khoảng 100 km bao gồm lớp vỏ của trái đất và những lớp phủ bên trên lớp vỏ. Lực thúc đẩy các mảng khổng lồ này là lớp phủ di chuyển sâu dưới bề mặt trái đất. Bên dưới lớp này là lớp quyển mềm. Một phần của lớp phủ đã bị nóng chảy bởi sức nóng từ bên trong trái đất và trở nên lỏng như thạch dính. Lớp quyển mềm này di chuyển các mảng nổi thông qua đối lưu.
Các mảng kiến tạo chỉ di chuyển vài centimét mỗi năm, bằng tốc độ dài ra của móng tay con người. Tuy nhiên, trong thời gian hàng triệu năm, các tấm khổng lồ này di chuyển như một băng chuyền. Giống như một vòng tăng trưởng được thêm vào vòng tuổi của cây qua mỗi năm, lớp phủ giống như da trái đất sẽ xuất hiện và tạo thành các mảng mới, còn các mảng cũ được đẩy xuống dưới, tan chảy và tái sử dụng làm lớp phủ, dẫn đến sự luân chuyển đá. Các dãy núi được hình thành ở nơi các mảng va chạm với nhau, và các thung lũng hoặc đại dương được hình thành từ các mảng trôi cách xa nhau, và đôi khi động đất xảy ra ở ranh giới giữa các mảng.
Dù các hành tinh khác và mặt trăng cũng đã trải qua nhiều thay đổi kể từ khi bắt đầu hình thành, nhưng chỉ trái đất được gọi là hành tinh sống vì nó vẫn đang trải qua những sự biến đổi.
Sức mạnh giúp duy trì trái đất từ bên trong
Hệ thống khí hậu của trái đất được điều khiển bởi sự luân chuyển vật chất giữa khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển và địa quyển. Sự chuyển động của các mảng là một phần quan trọng của hệ thống kiểm soát nhiệt độ của trái đất vì nó luân chuyển carbon dioxide, một loại khí gây hiệu ứng nhà kính. Núi lửa phun trào giải phóng carbon từ những tảng đá, là nơi chứa carbon chủ yếu vào bầu khí quyển của trái đất dưới dạng carbon dioxide. Carbon dioxide trong khí quyển hoà tan vào nước hoặc trở thành đá trầm tích dưới đáy đại dương và quay trở lại vào bên trong trái đất.
Các nhà khoa học giả định rằng từ trường của trái đất là lớp màng bảo vệ, và lá chắn không thể thiếu cho các sinh vật sống cũng được tạo ra bên trong trái đất. Khi sự đối lưu xảy ra ở lõi ngoài, một lớp chất lỏng được tạo thành chủ yếu từ sắt và niken tạo ra dòng điện như một máy phát điện đang chạy; và giống như từ trường được tạo ra xung quanh một vật dẫn mang dòng điện, dòng điện từ ở lõi ngoài có thể tạo ra từ trường của trái đất.
Khoáng sản và các nguồn năng lượng cần thiết cho sự tồn tại của chúng ta cũng tồn tại bên trong trái đất. Tài nguyên dưới lòng đất được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày và các hoạt động công nghiệp. Tài nguyên khoáng sản đã trở thành một phần trong cuộc sống của chúng ta; hầu hết các nhu cầu thiết yếu hàng ngày như điện thoại di động, máy tính, ô tô, máy bay, đồ gốm sứ, mỹ phẩm và thuốc đều chứa khoáng chất. Các chất khoáng có ích cho đời sống loài người tập trung ở lớp vỏ, được gọi là mỏ khoáng. Đó là kết quả cho sự chuyển động của các mảng ở ranh giới, nơi các mảng va chạm hoặc tách rời nhau. Nhờ hoạt động núi lửa, biến dạng địa chất và mắc ma xảy ra ở ranh giới mảng, các vật chất trong lớp vỏ hình thành các hợp chất mới, hoặc thay đổi, hoặc tạo ra nhiều loại khoáng chất khác nhau khi các thành phần nhất định được làm bồi đắp lên. Nhiều mỏ khoáng sản được tìm thấy trong ranh giới giữa các mảng mà một số người thậm chí còn gọi chúng là ổ chứa tài nguyên khoáng sản. Nhiên liệu hoá thạch như than đá và dầu mỏ được hình thành khi áp suất và nhiệt cao tác động lên xác động vật và thực vật bị chôn vùi trong lớp vỏ lâu ngày.
Sự phong phú của các nguồn tài nguyên khoáng sản và năng lượng từ trong lòng đất mang lại lợi ích to lớn cho nền văn minh nhân loại. Mặc dù chúng ta không cảm nhận được nhưng thực chất sức mạnh bên trong của trái đất đang điều khiển cả xã hội loài người.
Trái đất là một hành tinh sống, là nơi có các sinh vật sống, và là hành tinh duy nhất có chuyển động mảng trong Hệ Mặt Trời. Trái đất không phải là một tập hợp đá đơn giản mà nó di chuyển liên tục như một cơ thể sống. Bề mặt của trái đất dường như rắn chắc và không thay đổi nhưng thực ra lại đang thay đổi liên tục, hình thành và lấp lại biển cùng kiến tạo các dãy núi.
Sự đối lưu bên trong trái đất giống như một nhịp tim giúp truyền năng lượng từ bên trong ra ngoài. Năng lượng này là điểm khởi đầu giữ cho trái đất được sống và chuyển động. Trái đất là hành tinh của sự sống nhờ điều bí mật khác được tìm thấy bên trong trái đất. Sự chuyển động không ngừng của trái đất đã tạo ra một hệ sinh thái hoàn hảo. Thế giới trong lòng trái đất đã kích thích trí tưởng tượng của nhiều người. Trong đó thực sự chứa đầy sức mạnh bí ẩn của cuộc sống.
“Bạc có mỏ để người ta đào lấy nó, và vàng có nơi người ta luyện nó. Sắt từ nơi đất lấy ra, Đá đúc chảy ra mà lấy được đồng. Loài người làm tan tăm tối, Dò xét đến cùng tột, Hòn đá ở nơi âm ẩm tối tăm đen kịt. Người ta đào mỏ xa chỗ loài người ở trên thế, Tại trong nơi vắng vẻ không chân người đi đến; Chúng bị treo và đòng đưa xa cách loài người, Đất sanh ra lương thực, Còn ở bên dưới nó dường như bị lửa xao lộn.”Gióp 28:1-5
- Tham khảo
- Nhóm Sản Xuất Cột Mốc Cách Mạng Khoa học EBS, Chương trình Khoa học Homo 1, Kênh tri thức, 2013.
- Park Dong-gon, Hãy Quan Tâm Đến Trái Đất (Bằng tiếng Hàn, 지구를 부탁해), Sách Khoa Học, 2011.
- Jeffrey O. Bennett và ba tác giả khác, Phối Cảnh Của Vũ Trụ Thiết Yếu, xuất bản lần thứ bảy, Pearson, 2014.
- John P. Grotzinger and Thomas H. Jordan, Hiểu Về Trái Đất, xuất bản lần thứ bảy, W.H. Freeman, 2014.