Mới đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra một điều lý thú hơn nhiều: ở độ sâu khoảng 3.000 km bên trong hành tinh này, đá rắn đang ngày càng chảy chậm, giống như một dòng chảy của vật chất rắn chứ không phải dung nham nóng chảy như đã biết trước đó. Phát hiện này xuất phát từ nghiên cứu mới do Giáo sư Motohiko Murakami của ETH Zurich dẫn đầu, và đã được công bố trên tạp chí Communications Earth & Environment, giúp giải mã một trong những bí ẩn lâu nay của cấu trúc địa chất Trái đất.

Trong hơn 50 năm, các nhà địa chất học đã tranh luận về một khu vực gọi là lớp D” nằm gần ranh giới giữa lớp phủ và lõi của Trái đất, cách mặt chúng ta khoảng 2.700 km. Sóng địa chấn gặp phải vùng này đột nhiên tăng tốc dù không rõ nguyên nhân, điều này khiến họ khó hiểu. Năm 2004, Murakami phát hiện rằng khoáng chất chính của lớp phủ dưới, perovskite, chuyển đổi thành một khoáng chất mới gọi là hậu perovskite dưới áp suất và nhiệt độ cực cao, giúp giải thích phần nào sự thay đổi tốc độ sóng. Tuy nhiên, đến năm 2007, ông và cộng sự còn chứng minh rằng sự thay đổi pha này không đủ để giải thích toàn bộ sự gia tốc của sóng địa chấn, điều này thúc đẩy họ tiếp tục điều tra sâu hơn.

Bước đột phá lớn đến từ việc sử dụng mô hình máy tính tinh vi của nhóm nghiên cứu, cùng với các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Họ phát hiện rằng, khi các tinh thể của hậu perovskite chỉ theo cùng một hướng (còn gọi là định hướng đồng loạt), độ cứng của khoáng chất thay đổi, làm tốc độ sóng địa chấn tăng lên như quan sát thấy ở lớp D” sâu 2.700 km. Điều này được Murakami chứng minh rõ ràng khi trong phòng thí nghiệm, các tinh thể hậu perovskite tự sắp xếp theo cùng hướng dưới áp suất cực lớn và nhiệt độ cao. Phân tích này cho thấy, đá rắn bên trong Trái đất không chỉ chuyển động một cách chậm rãi, mà còn thực hiện một quá trình đối lưu giống như nước sôi, di chuyển theo chiều ngang dọc theo rìa dưới của manti. Khám phá này không chỉ giúp giải thích bí ẩn lâu nay về lớp D”, mà còn mở ra cánh cửa mới để hiểu rõ hơn về các động lực bên trong hành tinh, từ sự hình thành núi lửa, hoạt động của mảng kiến tạo, đến khả năng tạo ra từ trường của trái đất.