Một nghiên cứu mang tính đột phá cho thấy nước từ bề mặt Trái đất đi đến lõi, thay đổi thành phần của nó và cho thấy sự tương tác giữa lõi và lớp phủ diễn ra tích cực hơn và chu trình nước toàn cầu phức tạp hơn. Nhiều thập kỷ trước, các nhà địa chấn học chụp ảnh các phần sâu của Trái đất đã phát hiện ra một lớp nước mỏng, chỉ dày vài trăm km. Cho đến nay, nguồn gốc của lớp mỏng này, được gọi là “eosphere”, vẫn là một bí ẩn.
Một nghiên cứu của các nhà khoa học DanShim, TaehyunKim và Trái đất và Không gian tại Đại học bang Arizona Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Joseph O'Rourke thuộc Viện Discovery dẫn đầu đã tiết lộ rằng nước từ bề mặt Trái đất có thể xâm nhập sâu vào hành tinh, làm thay đổi thành phần vùng ngoài cùng của lõi chất lỏng kim loại, tạo thành một lớp mỏng độc đáo.
Kết quả nghiên cứu của họ đã được công bố trên tạp chí Nature Geoscience vào ngày 13 tháng 11.
Nghiên cứu cho thấy rằng trong hàng tỷ năm, nước bề mặt đã được vận chuyển sâu vào Trái đất bằng cách các mảng kiến tạo đi xuống hoặc hút chìm. Khi chạm đến ranh giới lõi-lớp phủ, cách bề mặt khoảng 1.800 dặm, lượng nước này sẽ kích hoạt các quá trình hóa học sâu sắc làm thay đổi cấu trúc của lõi.
Tương tác hóa học tại ranh giới lõi-lớp phủ
Shim và nhóm của ông, cùng với YongJae Lee của Đại học Yonsei ở Hàn Quốc, đã sử dụng các thí nghiệm áp suất cao để chứng minh rằng hút chìm nước về mặt hóa học phản ứng với vật liệu cốt lõi của Trái đất. Phản ứng này tạo thành một lớp giàu hydro, nghèo silicon, làm thay đổi vùng lõi ngoài cùng trên cùng thành cấu trúc giống như màng. Ngoài ra, các tinh thể silic tạo ra từ phản ứng dâng lên và hòa vào lớp phủ. Lớp kim loại lỏng biến đổi này được dự đoán là ít đậm đặc hơn và giảm vận tốc địa chấn, phù hợp với các đặc điểm bất thường được các nhà địa chấn học lập bản đồ.
"Trong nhiều năm, người ta cho rằng sự trao đổi vật chất giữa lõi và lớp phủ Trái đất là rất ít. Tuy nhiên, các thí nghiệm áp suất cao gần đây của chúng tôi lại tiết lộ một câu chuyện khác. Chúng tôi phát hiện ra rằng khi nước chạm đến ranh giới lõi-lớp phủ, nó tương tác với Silicon trong lõi sẽ phản ứng tạo thành silica. "Khám phá này, cùng với những quan sát trước đây của chúng tôi về nước phản ứng với carbon trong sắt nóng chảy để tạo thành kim cương dưới áp suất cực lớn, cho thấy một tương tác tích cực hơn giữa lõi và lớp phủ, cho thấy sự trao đổi vật chất đáng kể.
Khám phá này nâng cao hiểu biết của chúng ta về các quá trình bên trong Trái đất và cho thấy vòng tuần hoàn nước toàn cầu rộng hơn so với đánh giá trước đây. "Màng" lõi bị thay đổi có những hậu quả sâu sắc đối với các chu trình địa hóa liên kết tuần hoàn nước bề mặt với lõi kim loại sâu.