Vì sao bên trong Trái đất vẫn nóng ngang Mặt trời suốt hàng tỉ năm?

Trái đất có cấu trúc giống như một củ hành với nhiều lớp chồng lên nhau. Từ ngoài vào trong, chúng ta có lớp vỏ (nơi con người sinh sống), tiếp đến là lớp phủ (mantle) chủ yếu là đá rắn, rồi đến lớp lõi ngoài bằng sắt nóng chảy, và sâu nhất là lõi trong bằng sắt rắn, có bán kính bằng 70% kích thước của Mặt trăng.

Càng xuống sâu, nhiệt độ càng tăng, ở một số phần của lõi, nhiệt độ có thể lên tới hơn 6.000°C, tương đương với nhiệt độ bề mặt của Mặt trời.

Vỏ Trái đất đang "trôi"

Giống như bác sĩ dùng siêu âm để nhìn vào cơ thể người, các nhà khoa học cũng sử dụng sóng địa chấn từ động đất để "nhìn" vào bên trong hành tinh. Nhờ đó họ khám phá được cấu trúc bên dưới lớp đất đá mà chúng ta nhìn thấy hằng ngày.

Lớp vỏ và phần trên của lớp phủ gắn kết với nhau tạo thành thạch quyển, một lớp cứng dày khoảng 100km. Lớp này không liền mạch mà được chia thành các mảng kiến tạo khổng lồ như các miếng ghép của trò chơi xếp hình, ví dụ: mảng Thái Bình Dương, mảng Bắc Mỹ…

Các mảng này liên tục di chuyển, đôi khi rất chậm, đôi khi đột ngột, gây ra động đất, núi lửa và hình thành các dãy núi mới. Chính sự dịch chuyển này đã góp phần quan trọng vào quá trình tiến hóa của sự sống trên Trái đất, buộc sinh vật phải thích nghi liên tục với điều kiện môi trường thay đổi.

Nguồn gốc sức nóng từ lòng đất

Ở độ sâu khoảng 100km, nhiệt độ đã lên tới 1.300°C. Xuống sâu đến ranh giới giữa lớp phủ và lõi ngoài, nhiệt độ gần 2.700°C. Và ở ranh giới giữa lõi ngoài và lõi trong, nhiệt độ đạt tới mức cực hạn hơn 6.000°C.

Vậy nguồn nhiệt khổng lồ đó đến từ đâu? Nó không đến từ Mặt trời. Mặc dù Mặt trời sưởi ấm chúng ta và tất cả thực vật, động vật trên bề mặt, nhưng ánh sáng Mặt trời không thể xuyên qua hàng dặm bên trong hành tinh. 

Theo các nhà khoa học, có hai nguồn nhiệt chính: sức nóng từ thời Trái đất hình thành và phóng xạ từ các nguyên tố trong lòng đất.

Cách đây 4,5 tỉ năm, Trái đất được hình thành từ đám mây khí và bụi vũ trụ khổng lồ gọi là tinh vân Mặt trời. Trong quá trình va chạm và hợp nhất giữa các thiên thể nhỏ (planetesimals), một lượng nhiệt khổng lồ được sinh ra đủ để làm tan chảy toàn bộ hành tinh.

Mặc dù một phần nhiệt đó đã tỏa ra không gian, phần lớn vẫn bị giữ lại trong lòng Trái đất và vẫn còn đến ngày nay.

Một phần lớn nhiệt lượng còn lại đến từ sự phân rã phóng xạ của các đồng vị phóng xạ như kali-40, thorium-232, uranium-235 và uranium-238. Những nguyên tố này khi phân rã sẽ giải phóng năng lượng liên tục dưới dạng nhiệt.

Chúng hoạt động như những "lò phản ứng hạt nhân tự nhiên", âm thầm sưởi ấm Trái đất từ bên trong. Dù một số đồng vị như uranium-235 hay kali-40 đã gần cạn kiệt, vẫn còn rất nhiều thorium-232 và uranium-238 đủ để giữ nhiệt cho Trái đất trong hàng tỉ năm nữa.

Nếu không có nhiệt, sự sống có tồn tại?

Chính nhiệt lượng từ lòng đất đã khiến các mảng kiến tạo chuyển động, hình thành lục địa, đại dương, và tạo nên môi trường sống đa dạng suốt hàng tỉ năm.

Nếu Trái đất nguội đi, những chuyển động này sẽ dừng lại. Bề mặt hành tinh sẽ trở nên "bất động", khô cằn, và có thể không phù hợp cho sự sống. Con người và tất cả sự sống có thể đã không tồn tại.

Vậy nên, mỗi khi bạn bước đi trên mặt đất, hãy nhớ rằng phía dưới chân bạn đang là một thế giới sục sôi không chỉ giúp hành tinh chuyển động, mà còn giữ cho sự sống tồn tại và phát triển.