Trận chiến trọng lực bên trong Trái Đất đang làm thay đổi độ dài của ngày

Độ dài của một ngày trên Trái Đất không hề cố định. Các nhà khoa học đã ghi nhận những biến động nhỏ trong nhiều thập kỷ, đôi khi chỉ vài mili giây, nhưng chính những thay đổi tưởng chừng không đáng kể này lại phản ánh một quá trình vĩ mô hơn: tốc độ quay của hành tinh chúng ta đang thay đổi.

Các nhà nghiên cứu đã xác định được một số nguyên nhân. Sự dao động của khí quyển và đại dương có thể làm Trái Đất quay nhanh hoặc chậm hơn một chút; các trận động đất lớn có thể phân bố lại khối lượng của hành tinh; và việc băng tan đổ một lượng nước khổng lồ vào đại dương cũng là một yếu tố.

Những ảnh hưởng này giải thích một số thay đổi đột ngột và gần đây, nhưng trên quy mô hàng thập kỷ, một phần biến động dường như bắt nguồn từ sâu thẳm bên trong lòng đất. Dưới lớp phủ đá của hành tinh là lõi ngoài – một lớp kim loại lỏng siêu nóng dày khoảng 2.250 km, luôn chuyển động không ngừng. Khi các dòng chảy này thay đổi, chúng có thể làm thay đổi nhẹ tốc độ quay của phần còn lại của hành tinh.

Tuy nhiên, cách các lực này truyền từ vùng này sang vùng khác vẫn là một bí ẩn. Ma sát giữa lõi và lớp phủ quá yếu, khiến các nhà địa chất phải tìm kiếm những cơ chế khác hoạt động bên trong Trái Đất.

Cơ chế ẩn giấu được hé lộ

Trong một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu tin rằng họ đã xác định được một trong những "bánh răng" ẩn này. Họ đề xuất rằng trọng lực của lõi trong đẩy chuyển động quay theo một hướng, trong khi các tương tác khác giữa lõi và lớp phủ chống lại nó. Kết quả của sự cạnh tranh này, tích lũy qua nhiều thập kỷ, sẽ tạo ra những gia tốc và giảm tốc nhỏ trong vòng quay của hành tinh.

Ý tưởng này dựa trên thực tế rằng lõi trong không quay cùng tốc độ với phần còn lại của hành tinh, khiến nó hơi lệch so với một số bất thường về khối lượng trong lớp phủ. Nhưng lõi "muốn được thẳng hàng", Mathieu Dumberry, nhà địa vật lý tại Đại học Alberta tham gia nghiên cứu, cho biết trong một thông cáo báo chí. Điều này có nghĩa là trọng lực cố gắng kéo các lớp bên trong Trái Đất trở lại vị trí hài hòa hơn, từ đó ảnh hưởng – dù rất nhỏ – đến chuyển động quay của bề mặt hành tinh.

Tái dựng lịch sử quay của Trái Đất

Các tác giả đã tái dựng cách tương tác này ảnh hưởng đến vòng quay của Trái Đất từ năm 1964 đến 2019, sử dụng các ước tính địa chấn về chuyển động quay của lõi trong và các mô hình dòng chảy kim loại lỏng trong lõi ngoài. Mô hình trọng lực của họ tái tạo chính xác cả thời điểm và độ lớn của những thay đổi dần dần đã được quan sát trong nhiều thập kỷ.

"Có thể là một cuộc kéo co, nhưng trọng lực vẫn thắng", Dumberry nhận định.

Các yếu tố chưa biết khác có thể cũng tham gia, nhưng đề xuất này làm sáng tỏ một thành phần quan trọng trong những ngày có độ dài thay đổi của chúng ta. Mô hình cũng không tính đến tất cả các lực cạnh tranh liên quan, nhưng điều đó không cần thiết để tạo ra một kết quả thuyết phục.

Ý nghĩa đối với độ chính xác thời gian

Phát hiện này không chỉ là một câu đố khoa học thú vị. Việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ quay của Trái Đất có ý nghĩa thực tiễn đối với các hệ thống định vị toàn cầu (GPS), đo thời gian chính xác và thậm chí cả các giao dịch tài chính dựa trên dấu thời gian. Khi tốc độ quay của hành tinh thay đổi, các nhà khoa học có thể cần điều chỉnh giây nhuận hoặc các hệ thống tham chiếu thời gian khác để duy trì độ chính xác.

Nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới để hiểu về cấu trúc và động lực học bên trong Trái Đất – một lĩnh vực mà con người vẫn còn nhiều điều chưa biết, dù chúng ta đang sống ngay trên bề mặt của nó.