Bạn đã bao giờ thắc mắc: Tại sao Trái Đất lại nóng bỏng từ sâu trong lòng đất? Nếu tâm Trái Đất không còn nóng, điều gì sẽ xảy ra? Liệu sự sống có còn duy trì trên hành tinh xanh này? Những câu hỏi này mở ra một hành trình khám phá về nguồn gốc nhiệt lượng khổng lồ trong lòng Trái Đất, ảnh hưởng của nó đến sự sống và các hiện tượng địa chất. Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn với những kiến thức thú vị sau đây.
Lõi Trái Đất là phần trung tâm nhất của hành tinh chúng ta, với bán kính khoảng 1.220 km, tương đương 70% bán kính của Mặt Trăng. Nghiên cứu địa chấn học cho thấy lõi này chủ yếu ở dạng rắn và chứa hợp kim sắt-niken.
Nhiệt độ tâm Trái Đất và gradient địa nhiệt
Tâm Trái Đất có nhiệt độ ước tính lên đến 6.000°C, gần bằng nhiệt độ bề mặt của Mặt Trời. Nhưng nhiệt độ này thay đổi như thế nào theo độ sâu? Câu trả lời nằm ở khái niệm gradient địa nhiệt – tỷ lệ tăng nhiệt độ theo độ sâu. Trung bình, gradient địa nhiệt là 2–3°C trên mỗi 100 mét trong 30 km đầu tiên của lớp vỏ Trái Đất. Tuy nhiên, tốc độ tăng nhiệt giảm dần ở các độ sâu lớn hơn do sự thay đổi về tính chất vật liệu và áp suất. Gradient địa nhiệt không chỉ cung cấp thông tin về sự phân bố nhiệt độ mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu các quá trình địa chất như kiến tạo mảng và động đất.
Tại các sống núi giữa đại dương, gradient địa nhiệt cao hơn do vật chất nóng từ lớp phủ trồi lên. Ngược lại, tại rãnh đại dương, nơi mảng đại dương lạnh chìm xuống, gradient địa nhiệt thấp hơn. Sự khác biệt này phản ánh các quá trình địa chất quan trọng, như sự hình thành vỏ đại dương mới và chu trình tái chế vỏ Trái Đất.
Trái Đất được cấu tạo từ bốn lớp chính, xếp chồng từ ngoài vào trong. Lớp vỏ (Crust) là lớp mỏng nhất, dày khoảng 5 km ở đáy đại dương và lên đến 70 km dưới các dãy núi lớn, nơi con người sinh sống và diễn ra mọi hoạt động địa chất bề mặt. Bên dưới là lớp phủ (Mantle), kéo dài tới độ sâu 2.890 km, gồm các loại đá silicat ở trạng thái rắn, nhưng có tính dẻo và có thể biến dạng (chảy) rất chậm theo thời gian địa chất, tạo ra dòng đối lưu làm di chuyển các mảng kiến tạo. Tiếp theo là lõi ngoài (Outer Core), sâu từ 2.890–5.150 km, chứa sắt và niken ở trạng thái lỏng; chuyển động của lõi ngoài (chất lỏng dẫn điện) sinh ra từ trường Trái Đất thông qua hiệu ứng dynamo. Ở trung tâm là lõi trong (Inner Core), từ 5.150–6.371 km, chủ yếu là sắt, với một lượng nhỏ niken và các nguyên tố nhẹ khác, ở trạng thái rắn với nhiệt độ xấp xỉ 5.200°C (± 600°C), gần bằng nhiệt độ bề mặt Mặt Trời (khoảng 5500° C)
Dòng nhiệt lớp vỏ và vai trò của nó
Dòng nhiệt lớp vỏ là lượng nhiệt truyền từ bên trong Trái Đất ra bề mặt, được tính bằng tích của gradient địa nhiệt và độ dẫn nhiệt của đá. Trung bình, dòng nhiệt lớp vỏ toàn cầu là khoảng 87 miliwatt/m². Ở những nơi như Kyushu và Tohoku của Nhật Bản, nơi có núi lửa hoạt động mạnh, dòng nhiệt lớp vỏ cao hơn đáng kể, điều này được tận dụng để sản xuất điện địa nhiệt.
Ngược lại, ở các vùng như rãnh Mariana, dòng nhiệt lớp vỏ lại thấp hơn do mảng đại dương lạnh chìm sâu xuống lớp phủ. Điều này minh chứng cho sự phân bố không đồng đều của dòng nhiệt lớp vỏ trên Trái Đất và vai trò của nó trong việc điều khiển các quá trình địa chất lớn.
Địa chấn tomography là phương pháp tiên tiến sử dụng sóng địa chấn để vẽ bản đồ ba chiều của cấu trúc bên trong Trái Đất. Sóng địa chấn di chuyển nhanh hơn qua đá cứng và nhiệt độ thấp, chậm hơn qua đá mềm và nhiệt độ cao. Phân tích này cho thấy, ở độ sâu khoảng 600 km dưới quần đảo Nhật Bản, có một vùng nhiệt độ thấp do mảng đại dương lạnh chìm xuống từ rãnh đại dương.
Thêm vào đó, các chùm nóng (plume nóng) – dòng chảy nóng đi lên – đã được phát hiện dưới Thái Bình Dương và lục địa châu Phi. Những chùm nóng này không chỉ tạo ra các đảo núi lửa như Hawaii mà còn thúc đẩy đối lưu trong lớp phủ, đóng vai trò như một “động cơ” địa chất cho hành tinh. Ngược lại, chùm lạnh – dòng chảy lạnh đi xuống – xuất hiện khi các mảng đại dương chìm vào lớp phủ, giúp điều hòa nhiệt lượng bên trong Trái Đất.
Tác động của nhiệt độ bên trong Trái Đất đối với sự sống
Tâm Trái Đất không chỉ là nguồn nhiệt khổng lồ mà còn là trung tâm điều khiển từ trường bảo vệ hành tinh. Nếu lõi ngoài Trái Đất nguội đi, từ trường sẽ biến mất, khiến hành tinh dễ bị tấn công bởi bức xạ vũ trụ. Điều này sẽ làm bầu khí quyển bị bào mòn và đe dọa mọi sự sống.
Hơn nữa, hoạt động địa chất như núi lửa và động đất – những hiện tượng giúp tái tạo bề mặt Trái Đất và điều chỉnh khí hậu – sẽ chấm dứt. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến khí hậu mà còn làm gián đoạn các chu trình sinh học quan trọng. Năng lượng địa nhiệt, một nguồn năng lượng sạch và bền vững, cũng sẽ không còn.
Tóm lại, nhiệt độ tâm Trái Đất chính là “trái tim” rực lửa, duy trì sự sống và bảo vệ hành tinh khỏi các mối đe dọa từ vũ trụ. Hiểu rõ về nhiệt độ và cấu trúc bên trong Trái Đất không chỉ giúp con người dự đoán thảm họa thiên nhiên mà còn mở ra cánh cửa khai thác nguồn năng lượng bền vững cho tương lai.
Liệu hành tinh xanh của chúng ta sẽ ra sao nếu tâm Trái Đất dần nguội lạnh? Sự sống có thể tồn tại nếu không có những dòng chảy nóng âm ỉ bên dưới lớp vỏ? Hãy cùng tiếp tục khám phá những bí ẩn này để hiểu hơn về nơi chúng ta đang sống.
Khám phá thêm từ Đường Chân Trời
Đăng ký để nhận các bài đăng mới nhất được gửi đến email của bạn.
Bạn phải đăng nhập để bình luận.