บอสตัน - มหาสมุทรแมกมาที่กว้างใหญ่ไพศาลของโลกซึ่งอยู่ลึกใต้เท้าของเราดูเหมือนจะสูบฉีดออกซิเจนเข้าไปในแกนของเหลวของโลก และออกซิเจนนั้นก่อตัวเป็นแผ่นดินไหวและภูเขาไฟขึ้นทั่วโลก
นั่นคือข้อสรุปของนักวิจัยมหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอนนักฟิสิกส์ Dario Alfe นำเสนอวันอังคาร (5 มีนาคม) ที่นี่ในการประชุมเดือนมีนาคมของ American Physical Society แม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตุออกซิเจนในแกนกลางโลกโดยตรง - หินร้อนหลายพันไมล์เป็นอุปสรรคต่อการมองเห็น - Alfe และผู้ทำงานร่วมกันของเขาใช้ข้อมูลทางแผ่นดินไหวเคมีและความรู้เกี่ยวกับประวัติศาสตร์โบราณของระบบสุริยะของเราเพื่อสรุป
หลักฐานหลักที่แสดงว่ามีบางอย่างเช่นออกซิเจนซ่อนอยู่ในแกนเหล็ก? การเกิดแผ่นดินไหว เสียงสะท้อนที่เรารู้สึกบนพื้นผิวเป็นผลมาจากคลื่นที่เคลื่อนที่ไปทั่วทั้งโลกของเรา และพฤติกรรมของคลื่นเหล่านั้นให้เบาะแสต่อเนื้อหาของโลก - เกือบเหมือนอุลตร้าซาวด์ของดาวเคราะห์ทั้งดวง
เมื่อคลื่นแผ่นดินไหวกระเด็นออกจากแกนกลางและกลับสู่พื้นผิวรูปร่างของพวกเขาบ่งชี้ว่าแกนนอกของเหล็กเหลวนั้นมีความหนาแน่นน้อยกว่าแกนเหล็กแข็งที่มีแรงดันภายใน และความแตกต่างของความหนาแน่นนั้นส่งผลต่อรูปร่างของแผ่นดินไหวและพฤติกรรมของภูเขาไฟบนพื้นผิว แต่นั่นไม่ใช่วิธีการที่เหล็กบริสุทธิ์ควรทำตัวอย่างไร Alfe บอก Live Science หลังจากการพูดคุยของเขา
ถ้าแกนกลางเป็นเหล็กบริสุทธิ์ความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างแกนในแข็งกับของเหลวน่าจะอยู่ที่ 1.5% "เขากล่าว “ แต่การเกิดแผ่นดินไหวบอกเราว่ามันเหมือนร้อยละ 5”
กล่าวอีกนัยหนึ่งคือแกนนอกมีความหนาแน่นน้อยกว่าที่ควรเป็นโดยบอกว่ามีองค์ประกอบที่ไม่ใช่เหล็กผสมอยู่ทำให้เบาขึ้น
นั่นทำให้เกิดคำถามขึ้น: ทำไมองค์ประกอบที่เบากว่าจึงถูกผสมเข้ากับแกนด้านนอก แต่ไม่ใช่แกนด้านในที่เป็นของแข็ง?
เมื่ออะตอมอยู่ในสถานะของเหลวพวกมันจะไหลผ่านกันอย่างอิสระทำให้เป็นไปได้สำหรับส่วนผสมที่แตกต่างกันในการอยู่ร่วมกันแม้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงของโลกภายใน Alfe กล่าว แต่เมื่อแรงกดดันสูงมากทำให้แกนด้านในเข้าสู่สถานะของแข็งอะตอมจึงก่อให้เกิดพันธะเคมีที่รัดกุมยิ่งขึ้น และโครงสร้างที่เข้มงวดนั้นไม่รองรับองค์ประกอบต่างประเทศได้อย่างง่ายดาย เมื่อแกนแข็งเกิดขึ้นมันก็จะมีอะตอมของออกซิเจนและสิ่งสกปรกอื่น ๆ เข้าสู่สภาพแวดล้อมที่เป็นของเหลวเช่นยาสีฟันที่ยิงออกมาจากหลอดบีบ
"คุณเห็นผลคล้ายกันในภูเขาน้ำแข็ง" เขากล่าว
เมื่อน้ำทะเลในมหาสมุทรแข็งตัวมันจะขจัดสิ่งสกปรกออกไป ดังนั้นภูเขาน้ำแข็งจึงกลายเป็นก้อนน้ำจืดแข็งที่ลอยอยู่เหนือมหาสมุทรที่อุดมด้วยโซเดียม
ไม่มีหลักฐานโดยตรงว่าองค์ประกอบที่เบากว่าในแกนของเหลวคือออกซิเจน Alfe กล่าว แต่โลกของเราก่อตัวขึ้นจากเมฆฝุ่นของระบบสุริยะยุคแรกและเรารู้ว่ามีองค์ประกอบอะไรบ้าง
ทีมวิจัยได้พิจารณาองค์ประกอบอื่น ๆ เช่นซิลิกอนซึ่งในทางทฤษฎีอาจมีอยู่ในแกนกลางบนพื้นฐานของการแต่งหน้าของคลาวด์นั้น แต่ไม่ได้อธิบายผลที่สังเกตได้ ออกซิเจนถูกทิ้งให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดเขากล่าว
นอกจากนี้ระดับของออกซิเจนในทางทฤษฎีที่ปรากฏในแกนกลางดูเหมือนจะต่ำกว่าเคมีที่จะทำนายตามปริมาณออกซิเจนของเสื้อคลุม นั่นแสดงให้เห็นว่ามีออกซิเจนมากขึ้นอาจถูกปั๊มทางเคมีเข้าไปในแกนด้านนอกแม้กระทั่งทุกวันนี้จากแมนเทิลที่อุดมด้วยออกซิเจนมากขึ้นโดยรอบ
ถามว่าออกซิเจนในแกนกลางมีลักษณะอย่างไร Alfe กล่าวว่าไม่ต้องนึกภาพฟองอากาศหรือแม้แต่สนิมที่เกิดขึ้นเมื่อพันธะเหล็กกับออกซิเจนโดยตรง แต่ที่อุณหภูมิและความดันเหล่านั้นอะตอมของออกซิเจนจะลอยอย่างอิสระท่ามกลางอะตอมของเหล็กทำให้เกิดกลุ่มของเหลวเหล็กลอยตัว
“ ถ้าคุณนำของเหลวที่มี 90 อะตอมของอะตอม 10 อะตอมมารวมกันจะมีความหนาแน่นน้อยกว่าห่อของเหล็กบริสุทธิ์” Alfe กล่าว
เพื่อช่วยยืนยันผลลัพธ์เหล่านี้ Alfe กล่าวว่าเขาตั้งตารอคอยผลของความพยายามในการวัดนิวตริโนที่เกิดขึ้นในโลกของเราและแผ่ออกไปสู่พื้นผิว ในขณะที่ "geoneutrinos" หายากมากเขากล่าวว่าพวกเขาสามารถให้ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นโดยเฉพาะในโลกเมื่อพวกเขาปรากฏตัวขึ้น
แต่หากไม่มีวิธีการเข้าถึงแกนหลักโดยตรงนักฟิสิกส์จะติดอยู่เสมอเพื่อทำการตัดสินที่ดีที่สุดเกี่ยวกับการแต่งหน้าจากข้อมูลรองที่ จำกัด
