Tại sao sắt dồn vào lõi Trái Đất?

Con người có mặt khắp nơi trên Trái Đất. Chúng ta đã khai phá các vùng đất, bay vào không gian và lặn đến nơi sâu nhất dưới đáy đại dương. Chúng ta còn đặt chân đến Mặt Trăng.

Tuy nhiên chúng ta chưa bao giờ đến trung tâm Trái Đất.

Thậm chí chúng ta còn không đến gần được nơi đó.

Điểm trung tâm của Trái Đất nằm ở độ sâu hơn 6.000 km. Ngay cả phần rìa ngoài cùng của lõi Trái Đất cũng sâu đến 3.000 km dưới chân chúng ta.

Lỗ sâu nhất mà con người từng khoan được trên bề mặt Trái Đất là Kola Superdeep Borehole ở Nga và nó chỉ xuống sâu ở mức khiêm tốn, 12,3 km.

Tất cả những hiện tượng quen thuộc trên Trái Đất đều xảy ra ở gần bề mặt.

Nham thạch phun trào từ núi lửa thì đầu tiên tan chảy ở độ sâu vài trăm km. Ngay cả kim cương, vốn chỉ tạo ra được dưới điều kiện sức nóng và áp lực cực lớn, cũng chỉ nằm ở tầng đất đá sâu chưa tới 500km.

“Độ dày đặc của vật chất ở bề mặt Trái Đất thấp hơn nhiều so với độ đậm đặc trung bình của toàn bộ Trái Đất. Do đó, chúng ta biết được rằng trong Trái Đất còn có một thành phần còn đậm đặc hơn nữa,” Redfern nói. “Đó là bước thứ nhất.”

Về cơ bản, đa phần cấu tạo của Trái Đất tập trung ở phần lõi. Lõi Trái Đất được tính toán có khoảng 80% là sắt nhưng con số chính xác vẫn là vấn đề gây tranh cãi.

Bằng chứng chứng minh cho lập luận này là lượng sắt khổng lồ trong vũ trụ xung quanh chúng ta. Đó là một trong 10 nguyên tố thường gặp nhất trong dải ngân hà, và chúng thường xuyên tồn tại trong các thiên thạch mà chúng ta tìm thấy.

Do sắt có nhiều trong vũ trụ như vậy và nó không tập trung nhiều ở bề mặt Trái Đất như chúng ta tưởng, nên giả thiết được đặt ra là khi Trái Đất ra đời vào 4,5 tỷ năm trước, rất nhiều sắt đã tập trung ở phần lõi.

Đó là nơi tập trung phần lớn vật chất cấu tạo của Trái Đất, và đó chắc hẳn cũng là nơi tập trung của sắt.

Sắt là một nguyên tố tương đối nặng dưới điều kiện bình thường và dưới sức ép cùng cực tại lõi Trái Đất, nó có thể bị còn bị nén chặt lại hơn nữa.

Nhưng làm thế nào mà sắt lại bị dồn vào phần lõi khi Trái Đất hình thành?

Chắc hẳn là sắt đã bị hút về phía trung tâm Trái Đất bằng cách nào đó. Nhưng bằng cách nào thì không rõ.

Phần lớn các thành phần còn lại cấu tạo nên Trái Đất là đất đá; sắt nung chảy phải tìm cách vượt qua lớp đất đá này.

Nếu như nước tụ lại trên bề mặt và tạo thành những giọt lớn, thì sắt lại tự tích tụ thành những khối nhỏ chứ không lan ra hay chảy thành dòng.

Câu trả lời khả dĩ được Wendy Mao và các đồng sự của bà tại Đại học Stanford ở California, Hoa Kỳ tìm ra vào năm 2013.

Họ tự hỏi điều gì sẽ xảy ra khi sắt và đá cùng được đặt dưới áp lực khủng khiếp giống như ở lõi Trái Đất.

Dùng kim cương để nén hai loại vật chất này cực kỳ chặt vào nhau, họ đã làm cho sắt tan chảy, trôi qua lớp đá.

Điều này cho thấy sắt đã dần dần bị ép xuống bên dưới lớp đất đá của Trái Đất qua quá trình hàng triệu năm cho đến khi nó bị đẩy vào tới lõi Trái Đất.