นักวิทยาศาสตร์ตั้งทฤษฎีว่าภายในห้องโดยสารของโลกสภาพอากาศร้อนจัดและกดดันอย่างรุนแรง นี่คือสิ่งที่ช่วยให้แกนเหล็กและนิกเกิลเป็นหลักจะแบ่งระหว่างพื้นที่ด้านในที่เป็นของแข็งและภูมิภาคด้านนอกของเหลว เชื่อว่าพลวัตของแกนกลางนี้มีความรับผิดชอบในการขับเคลื่อนสนามแม่เหล็กป้องกันของโลกซึ่งเป็นสาเหตุที่นักวิทยาศาสตร์มุ่งมั่นที่จะปรับปรุงความเข้าใจของพวกเขา
ต้องขอบคุณการวิจัยใหม่ที่ดำเนินการโดยทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติดูเหมือนว่าภูมิภาคหลักยังได้รับส่วนแบ่งที่ยุติธรรมของ "หิมะ"! เพื่อให้เป็นอีกวิธีหนึ่งการวิจัยของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าภายในแกนด้านนอกอนุภาคเล็ก ๆ ของเหล็กแข็งตัวและตกลงมาเป็นกองได้สูงถึง 320 กม. (200 ไมล์) หนาบนสุดของแกนนอก การค้นพบเหล่านี้สามารถปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับพลังที่ส่งผลกระทบต่อทั้งโลกอย่างมากมาย
การวิจัยดำเนินการโดยทีมนักวิจัยจาก Jackson School of Geosciences ที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสในออสตินซึ่งนำโดยศาสตราจารย์ Youjun Zhang จากสถาบันอะตอมและฟิสิกส์โมเลกุลของมหาวิทยาลัยเสฉวน การศึกษาที่อธิบายการวิจัยของพวกเขาถูกตีพิมพ์ในฉบับที่ 23 ธันวาคมของ วารสารการวิจัยธรณีฟิสิกส์ (JGR) ดินแข็ง
การศึกษาความลึกของโลกไม่ใช่เรื่องง่ายเนื่องจากเรดาร์ที่เจาะทะลุพื้นดินไม่สามารถตรวจสอบได้ว่าการสุ่มตัวอย่างแบบลึกและแบบตรงเป็นไปไม่ได้อย่างแน่นอน เป็นผลให้นักวิจัยถูกบังคับให้ศึกษาการตกแต่งภายในของโลกผ่านวิทยาศาสตร์ของแผ่นดินไหว - นั่นคือการศึกษาคลื่นเสียงที่เกิดจากกิจกรรมทางธรณีวิทยาและผ่านดาวเคราะห์อย่างสม่ำเสมอ
โดยการวัดและวิเคราะห์คลื่นเหล่านี้นักวิทยาศาสตร์ธรณีวิทยาสามารถรับภาพที่ดีขึ้นของโครงสร้างและองค์ประกอบภายใน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาพวกเขาสังเกตเห็นความแตกต่างระหว่างข้อมูลแผ่นดินไหวและแบบจำลองปัจจุบันของแกนกลางโลก โดยพื้นฐานแล้วคลื่นที่วัดได้จะเคลื่อนที่ช้ากว่าที่คาดไว้เมื่อผ่านฐานของแกนนอกและเร็วกว่าเมื่อเคลื่อนที่ผ่านซีกโลกตะวันออกของแกนใน
เพื่อแก้ไขความลึกลับนี้ศาสตราจารย์จางและเพื่อนร่วมงานของเขาเสนอว่าการตกผลึกของอนุภาคเหล็กอาจเกิดขึ้นในแกนกลางชั้นนอกทำให้เกิดแกนในที่ปกคลุมด้วยหิมะ ทฤษฎีที่ว่าชั้นสารละลายมีอยู่ระหว่างแกนด้านในและด้านนอกถูกเสนอครั้งแรกโดย S.I. Braginskii ในปี 1963 แต่ถูกปฏิเสธเนื่องจากความรู้ที่เกิดขึ้นของความร้อนและสภาวะความดันในแกนกลาง
อย่างไรก็ตามการใช้ชุดการทดลองที่ดำเนินการกับวัสดุที่มีแกนกลางและการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เมื่อไม่นานมานี้ศาสตราจารย์จางและทีมของเขาสามารถแสดงให้เห็นว่าการตกผลึกในแกนกลางเป็นไปได้จริง ๆ ยิ่งไปกว่านั้นพวกเขาพบว่าประมาณ 15% ของส่วนนอกสุดของแกนนอกอาจทำจากผลึกที่ทำจากเหล็กซึ่งจะตกและตกลงบนยอดของแกนในแข็ง
“ มันเป็นเรื่องที่แปลกประหลาดที่ต้องคิดถึง” นิคไดเกิร์ตผู้ช่วยศาสตราจารย์ของมหาวิทยาลัยเทนเนสซีที่ช่วยทำการวิจัยเป็นส่วนหนึ่งของการคบหาปริญญาเอกกับ JSG กล่าว “ คุณมีคริสตัลอยู่ในแกนกลางชั้นนอกที่หิมะตกลงมาบนแกนกลางในระยะทางหลายร้อยกิโลเมตร”
ดังที่ศาสตราจารย์จู - ฟูหลิน (ผู้ร่วมเขียนคนอื่นในการศึกษา) อธิบายว่าสิ่งนี้มีความคล้ายคลึงกับหินที่ก่อตัวภายในภูเขาไฟ “ แกนโลหะของโลกทำงานเหมือนแมกมาแชมเบอร์ที่เรารู้จักดีในเปลือกโลก” เขากล่าว ทีมยังเปรียบเทียบหมวกกระบวนการทำให้กองอนุภาคเหล็กก่อตัวขึ้นบนแกนโลกรอบนอกกับสิ่งที่เกิดขึ้นภายในห้องแมกมาใกล้กับพื้นผิวโลก
ในขณะที่การอัดแร่สร้างสิ่งที่รู้จักกันในชื่อ“ หินสะสม” ในห้องแมกมาการบดอัดของอนุภาคเหล็กลึกลงไปภายในห้องของโลกก่อให้เกิดการเติบโตของแกนกลางและการหดตัวของแกนชั้นนอก การสะสมของอนุภาคเหล่านี้กับแกนนอกจะอธิบายถึงความผิดปกติของแผ่นดินไหวเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของความหนาระหว่างซีกโลกตะวันออกและตะวันตกจะอธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว
จากอิทธิพลหลักของปรากฏการณ์เหนือทั่วโลก - เช่นสนามแม่เหล็กดังกล่าวข้างต้นและความร้อนที่ขับเคลื่อนกิจกรรมการแปรสัณฐาน - การเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับองค์ประกอบและพฤติกรรมของมันเป็นสิ่งสำคัญในการปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกระบวนการที่มีขนาดใหญ่กว่านี้ ในแง่นี้การวิจัยที่ดำเนินการโดยศาสตราจารย์จางและเพื่อนร่วมงานของเขาสามารถช่วยแก้ไขคำถามที่ยาวนานเกี่ยวกับการตกแต่งภายในของ Earths และวิธีการที่เป็นมา
ในฐานะที่เป็น Bruce Buffet อาจารย์ธรณีศาสตร์ที่ UC Berkley ผู้ศึกษาการตกแต่งภายในของดาวเคราะห์ (และไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษา) กล่าวไว้:
“ การเชื่อมโยงการทำนายแบบจำลองกับการสังเกตแบบผิดปกติทำให้เราสามารถอนุมานเกี่ยวกับองค์ประกอบที่เป็นไปได้ของแกนกลางของเหลวและอาจเชื่อมโยงข้อมูลนี้กับสภาพที่เกิดขึ้นในเวลาที่ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้น เงื่อนไขเริ่มต้นเป็นปัจจัยสำคัญในโลกที่จะกลายเป็นดาวเคราะห์ที่เรารู้จัก”
ด้วยวิธีที่สนามแม่เหล็กของโลกและกิจกรรมการแปรสัณฐานเชื่อว่ามีบทบาทสำคัญในการเกิดและวิวัฒนาการของชีวิตการเข้าใจการเปลี่ยนแปลงของการตกแต่งภายในดาวเคราะห์ของเรายังสามารถช่วยในการล่าดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่ได้ ชีวิตบนบก!
การวิจัยได้รับทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของจีน, กองทุนวิจัยพื้นฐานสำหรับมหาวิทยาลัยกลาง, โรงเรียนวิทยาศาสตร์ธรณีศาสตร์แจ็คสัน, มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติและมูลนิธิสโลน
