ให้ความรู้เกี่ยวกับแกนโลก

การค้นพบซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 19 พฤษภาคมNatureสามารถช่วยให้เราเข้าใจว่าแกนในก่อตัวขึ้นได้อย่างไร และแกนนอกทำหน้าที่เป็น 'จีโอไดนาโม' ซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ได้อย่างไร “ต้นกำเนิดของสนามแม่เหล็กโลกยังคงเป็นปริศนาสำหรับนักวิทยาศาสตร์” ดร. จอน โมวด์ ผู้ร่วมวิจัยจากมหาวิทยาลัยลีดส์กล่าว "เราไม่สามารถไปเก็บตัวอย่างจากใจกลางโลกได้ ดังนั้นเราต้องพึ่งพาการวัดพื้นผิวและแบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อบอกเราว่าเกิดอะไรขึ้นในแกนกลาง" "แบบจำลองใหม่ของเราให้คำอธิบายที่ค่อนข้างง่ายสำหรับการวัดบางส่วนที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงวยมานานหลายปี มันแสดงให้เห็นว่าพลวัตทั้งหมดของแกนโลกมีความเชื่อมโยงกับการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก ซึ่งไม่ชัดเจนเลยจากการสังเกตพื้นผิว "หากแบบจำลองของเราได้รับการยืนยัน ก็เป็นก้าวสำคัญสู่การทำความเข้าใจว่าแกนชั้นในก่อตัวอย่างไร ซึ่งจะช่วยให้เราเข้าใจว่าแกนกลางสร้างสนามแม่เหล็กโลกได้อย่างไร" แกนในของโลกเป็นลูกเหล็กแข็งขนาดประมาณดวงจันทร์ของเรา ลูกบอลนี้ล้อมรอบด้วยแกนด้านนอกที่มีไดนามิกสูงของโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลเหลว (และองค์ประกอบอื่นๆ ที่เบากว่า) เนื้อแมนเทิลที่มีความหนืดสูง และเปลือกแข็งที่ก่อตัวเป็นพื้นผิวที่เราอาศัยอยู่ เป็นเวลากว่าหลายพันล้านปีที่โลกเย็นลงจากภายในสู่ภายนอก ทำให้แกนเหล็กหลอมเหลวบางส่วนกลายเป็นน้ำแข็งและแข็งตัว ต่อมาแกนชั้นในขยายตัวในอัตราประมาณ 1 มม. ต่อปี เนื่องจากผลึกเหล็กแข็งตัวและก่อตัวเป็นก้อนแข็ง ความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่อแกนกลางเย็นลงจะไหลจากแกนกลางไปยังเนื้อโลกจนถึงเปลือกโลกผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการพาความร้อน เช่นเดียวกับการต้มน้ำบนเตา กระแสการพาความร้อนจะเคลื่อนชั้นเนื้ออุ่นขึ้นสู่ผิวน้ำและส่งชั้นปกคลุมที่เย็นกลับคืนสู่แกนกลาง ความร้อนที่หนีออกมานี้ให้พลังงานแก่ geodynamo และควบคู่ไปกับการหมุนของโลกทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์เริ่มตระหนักว่า แกนโลก ในอาจกำลังหลอมละลายและกลายเป็นน้ำแข็ง แต่มีการถกเถียงกันมากว่าสิ่งนี้เป็นไปได้อย่างไรเมื่อส่วนลึกของโลกโดยรวมเย็นลง ตอนนี้ทีมวิจัยเชื่อว่าพวกเขาไขปริศนาได้แล้ว การใช้แบบจำลองการพาความร้อนในแกนโลกชั้นนอกร่วมกับข้อมูลแผ่นดินไหวแสดงให้เห็นว่าการไหลของความร้อนที่ขอบแกนกลางและชั้นเนื้อโลกจะแปรผันไปตามโครงสร้างของชั้นเนื้อโลกที่อยู่เบื้องบน ในบางภูมิภาค การแปรผันนี้มีมากพอที่จะบังคับให้ความร้อนจากเนื้อโลกกลับเข้าไปในแกนกลาง ทำให้เกิดการหลอมละลายเฉพาะที่ แบบจำลองนี้แสดงให้เห็นว่าใต้บริเวณที่มีแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหวรอบๆ 'วงแหวนแห่งไฟ' ในมหาสมุทรแปซิฟิก ซึ่งแผ่นเปลือกโลกกำลังมุดตัว เศษความเย็นของแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรจะดึงเอาความร้อนจำนวนมากออกจากแกนกลาง การระบายความร้อนของเนื้อแมนเทิลแบบพิเศษนี้ทำให้เกิดการไหลของวัสดุเย็นที่ไหลผ่านแกนกลางชั้นนอกและแข็งตัวไปยังแกนใน ในทางกลับกัน ในพื้นที่ขนาดใหญ่สองแห่งภายใต้แอฟริกาและแปซิฟิก ซึ่งชั้นเนื้อโลกที่อยู่ด้านล่างสุดจะร้อนกว่าค่าเฉลี่ย ความร้อนจะไหลออกจากแกนกลางน้อยกว่า แกนชั้นนอกที่อยู่ด้านล่างบริเวณเหล่านี้สามารถอุ่นพอที่จะเริ่มหลอมละลายกลับแกนในที่เป็นของแข็ง Dr Binod Sreenivasan ผู้เขียนร่วมจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งอินเดียกล่าวว่า "หากแกนในของโลกกำลังละลายในที่ต่างๆ มันสามารถทำให้พลวัตใกล้กับแกนในและแกนนอกมีขอบเขตที่ซับซ้อนกว่าที่เคยคิดไว้ "ในแง่หนึ่ง เรามีก้อนวัสดุเบาที่ถูกปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่องจากขอบเขตที่เหล็กบริสุทธิ์ตกผลึก ในทางกลับกัน การหลอมเหลวจะทำให้เกิดชั้นของของเหลวที่หนาแน่นเหนือขอบเขต ดังนั้น ก้อนของธาตุแสงจะลอยขึ้นผ่าน ชั้นนี้ก่อนที่จะกวนแกนนอกที่วางอยู่ "น่าสนใจ ไม่ใช่ว่าไดนาโมทุกรุ่นจะสร้างความร้อนที่เข้าสู่แกนใน ดังนั้นความเป็นไปได้ที่แกนในจะหลอมละลายยังสามารถสร้างข้อจำกัดอันทรงพลังต่อระบบการทำงานของไดนาโมของโลก" Dr. Sebastian Rost ผู้ร่วมเขียนบทความจาก University of Leeds กล่าวเพิ่มเติมว่า "มุมมองมาตรฐานคือการที่แกนในนั้นกลายเป็นน้ำแข็งไปทั่วและเติบโตขึ้นเรื่อยๆ แต่ปรากฏว่ามีบริเวณที่แกนกลางกำลังละลายจริง ๆ การไหลสุทธิของ ความร้อนจากแกนกลางถึงชั้นนอกทำให้แน่ใจได้ว่าวัสดุแกนนอกยังคงแข็งตัวโดยรวมและยังคงเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป แต่กระบวนการนี้เป็นกระบวนการที่สม่ำเสมอ "แบบจำลองของเราช่วยให้เราสามารถอธิบายการวัดคลื่นไหวสะเทือนบางอย่างซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีชั้นของเหลวหนาแน่นล้อมรอบแกนใน ทฤษฎีการหลอมละลายเฉพาะที่ยังสามารถอธิบายการสังเกตแผ่นดินไหวอื่นๆ เช่น ทำไมคลื่นไหวสะเทือนจากแผ่นดินไหวจึงเคลื่อนที่ผ่านบางส่วนของ หลักกว่าที่อื่น"