แกนที่แผดเผาของโลกไม่ได้โดดเดี่ยว - มันถูกรวมเข้ากับชั้นอื่น ๆ ที่อยู่ใต้พิภพ ตามการศึกษาใหม่ที่พบว่าส่วนที่อยู่ด้านในสุดของดาวเคราะห์มีการรั่วไหลของเนื้อหาบางส่วนลงในขนนกปกคลุมซึ่งบางส่วนก็ถึงพื้นผิวโลกในที่สุด
การค้นพบนี้ช่วยตัดสินการถกเถียงกันอย่างดุเดือดมานานหลายทศวรรษ: ไม่ว่าแกนและเสื้อคลุมจะแลกเปลี่ยนวัสดุใด ๆ ก็ตาม
"การค้นพบของเราแนะนำวัสดุหลักบางชนิดที่ถ่ายโอนไปยังฐานของเสื้อคลุมขนนกเหล่านี้และแกนกลางมีการรั่วไหลของสารนี้ในช่วง 2.5 พันล้านปีที่ผ่านมา" นักวิจัยเขียนใน The Conversation เว็บไซต์ที่นักวิทยาศาสตร์เขียนเกี่ยวกับการวิจัย สาธารณะ
การค้นพบนี้เกิดขึ้นได้โดยทังสเตนโลหะ (W) องค์ประกอบที่ 74 บนตารางธาตุ หากทังสเตนกำลังสร้างโปรไฟล์ออกเดทมันจะสังเกตได้ว่ามันเป็น siderophile หรือ "คนรักเหล็ก" ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่ทังสเตนจำนวนมากค้างอยู่ในแกนกลางของโลกซึ่งทำจากเหล็กและนิกเกิลเป็นหลัก
ในโปรไฟล์ของมันทังสเตนก็จะแสดงว่ามันมีไอโซโทปไม่กี่อัน (ธาตุที่มีจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสต่างกัน) รวมถึง W-182 (กับ 108 นิวตรอน) และ W-184 (กับ 110 นิวตรอน) ในขณะที่คิดค้นการศึกษาของพวกเขานักวิจัยตระหนักว่าไอโซโทปเหล่านี้สามารถช่วยพวกเขาแก้ปัญหาการรั่วไหลของแกนได้
อีกองค์ประกอบคือแฮฟเนียม (Hf) คือ lithophile ซึ่งหมายถึงมันชอบหินและสามารถพบได้ในเสื้อคลุมที่อุดมด้วยซิลิเกตของโลก ด้วยครึ่งชีวิตที่ยาวนานถึง 8.9 ล้านปีไอโซโทปกัมมันตรังสีของ Hafnium จะสลายตัวเป็น W-182 ซึ่งหมายความว่าเสื้อคลุมควรมี W-182 มากกว่าแกนกลางนักวิทยาศาสตร์ให้เหตุผล
"ดังนั้นการแลกเปลี่ยนทางเคมีระหว่างแกนกลางและแหล่งที่มาของขนนกปกคลุมสามารถตรวจพบได้ในอัตราส่วน 182W / 184W ของฐานเกาะมหาสมุทร" ซึ่งมาจากขนนกในเสื้อคลุมนักวิจัยกล่าว
แต่ความแตกต่างของทังสเตนนี้จะเล็กอย่างไม่น่าเชื่อ: องค์ประกอบของทังสเตน -182 ในเนื้อโลกและแกนกลางคาดว่าจะแตกต่างกันเพียงประมาณ 200 ส่วนต่อล้าน (ppm) "ห้องปฏิบัติการน้อยกว่าห้าแห่งในโลกที่สามารถทำการวิเคราะห์แบบนี้ได้" นักวิจัยเขียนใน The Conversation
นอกจากนี้มันไม่ง่ายที่จะศึกษาแกนกลางเพราะมันเริ่มต้นที่ระดับความลึกประมาณ 1,800 ไมล์ (2,900 กิโลเมตร) ใต้ดิน เพื่อที่จะนำไปสู่มุมมองมนุษย์หลุมที่ลึกที่สุดที่เคยขุดคือ Kola Superdeep Borehole ในรัสเซียซึ่งมีความลึกประมาณ 7.6 ไมล์ (12.3 กม.)
นักวิจัยศึกษาสิ่งที่ดีที่สุดถัดไป: หินที่ oozed พื้นผิวโลกจากเสื้อคลุมลึกที่ Pilbara Craton ในออสเตรเลียตะวันตกและเกาะRéunionและ Kerguelen Archipelago จุดในมหาสมุทรอินเดีย
ตรวจพบการรั่วไหล
ปริมาณของทังสเตนในหินเหล่านี้เผยให้เห็นการรั่วไหลออกจากแกน ตลอดชีวิตของโลกมีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในอัตราส่วนของ W-182 ต่อ W-184 ในแมนเทิลของโลก อย่างแปลกประหลาดหินที่เก่าแก่ที่สุดของโลกมีอัตราส่วน W-182-to-W-184 สูงกว่าหินส่วนใหญ่ในปัจจุบัน
"การเปลี่ยนแปลงของอัตราส่วน 182W / 184W ของแมนเทิลแสดงให้เห็นว่าทังสเตนจากแกนกลางถูกรั่วลงไปในเสื้อคลุมเป็นเวลานาน" นักวิจัยเขียนใน The Conversation
โลกมีอายุประมาณ 4.5 พันล้านปี อย่างไรก็ตามหินปกคลุมที่เก่าแก่ที่สุดของโลกไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในไอโซโทปทังสเตน สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าจาก 4.3 พันล้านถึง 2.7 พันล้านปีก่อนมีการแลกเปลี่ยนวัสดุจากแกนกลางไปยังชั้นบนสุดเล็กน้อยหรือไม่มีเลย
แต่ในช่วง 2.5 พันล้านปีที่ผ่านมาองค์ประกอบของไอโซโทปทังสเตนในเนื้อโลกมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น ถ้าขนห่านปกคลุมเพิ่มขึ้นจากขอบเขตแกนแมนเทิลดังนั้นบางทีวัสดุที่เห็นจากพื้นผิวโลกก็จะตกลงไปในหิ้งลึก วัสดุพื้นผิวนี้มีออกซิเจนอยู่ภายในซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สามารถส่งผลกระทบต่อทังสเตนได้
"การมุดตัว (Subduction) คำที่ใช้สำหรับหินจากพื้นผิวโลกลงไปในเสื้อคลุมนำวัสดุที่อุดมด้วยออกซิเจนจากพื้นผิวไปยังชั้นลึกเป็นองค์ประกอบสำคัญของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก" นักวิจัยเขียนใน The Conversation การทดลองแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของออกซิเจนที่ขอบเขตแกนแมนเทิลอาจทำให้ทังสเตนแยกออกจากแกนกลางและเป็นแมนเทิล
หรืออาจเป็นไปได้ว่าแกนในแข็งตัวหลังจากโลกก่อตัวความเข้มข้นของออกซิเจนในแกนกลางเพิ่มขึ้นนักวิจัยกล่าว "ในกรณีนี้ผลลัพธ์ใหม่ของเราสามารถบอกเราได้บางอย่างเกี่ยวกับวิวัฒนาการของแกนกลางรวมถึงต้นกำเนิดของสนามแม่เหล็กของโลก" พวกเขาเขียนไว้ใน The Conversation
