ไม่ว่าดาวเคราะห์จะมีสนามแม่เหล็กหรือไม่ก็ตาม ในขณะที่โลกมีสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งซึ่งช่วยปกป้องชีวิตจากรังสีที่เป็นอันตรายและป้องกันไม่ให้ลมสุริยะหลุดออกจากชั้นบรรยากาศดาวอังคารไม่ได้ทำอีกต่อไป ด้วยเหตุนี้ทำไมมันถึงกลายเป็นโลกที่มีบรรยากาศที่หนากว่าและมีน้ำของเหลวบนพื้นผิวของมันถึงสถานที่ที่เย็นและแห้งกร้านในทุกวันนี้
ด้วยเหตุนี้นักวิทยาศาสตร์จึงพยายามทำความเข้าใจกับสนามแม่เหล็กของโลก จนถึงขณะนี้ฉันทามติเห็นพ้องต้องกันว่ามันเป็นผลกระทบจากไดนาโมที่สร้างขึ้นโดยแกนรอบนอกของโลกหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของโลก อย่างไรก็ตามการวิจัยใหม่จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งโตเกียวชี้ให้เห็นว่าอาจเป็นเพราะการตกผลึกในแกนกลางของโลก
งานวิจัยนี้จัดทำโดยนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์โลก - ชีวิต (ELSI) ที่โตเกียวเทค จากการศึกษาของพวกเขา - หัวข้อ“ การตกผลึกของซิลิคอนไดออกไซด์และการวิวัฒนาการองค์ประกอบของแกนโลก” ซึ่งปรากฏเมื่อเร็ว ๆ นี้ใน ธรรมชาติ - พลังงานที่ขับเคลื่อนสนามแม่เหล็กของโลกอาจเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบทางเคมีของแกนกลางของโลกมากขึ้น
ข้อกังวลโดยเฉพาะสำหรับทีมวิจัยคืออัตราที่แกนกลางของโลกเย็นตัวลงในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาซึ่งเป็นประเด็นถกเถียงในบางครั้ง และสำหรับดร. Kei Hirose - ผู้อำนวยการสถาบันวิทยาศาสตร์โลกแห่งชีวิตและนักเขียนนำบนกระดาษ - มันเป็นเรื่องของการแสวงหาตลอดชีวิต ในการศึกษาปี 2556 เขาแบ่งปันผลการวิจัยที่ระบุว่าแกนกลางของโลกอาจเย็นลงอย่างมีนัยสำคัญมากกว่าที่คิด
เขาและทีมของเขาสรุปว่านับตั้งแต่การก่อตัวของโลก (4.5 พันล้านปีก่อน) แกนกลางอาจเย็นลงมากถึง 1,000 ° C (1,832 ° F) การค้นพบนี้ค่อนข้างน่าประหลาดใจต่อชุมชนวิทยาศาสตร์โลก - นำไปสู่สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งเรียกว่า "New Core Heat Paradox" กล่าวโดยสรุปอัตราการเย็นตัวของแกนนี้หมายความว่าแหล่งพลังงานอื่น ๆ จะต้องใช้ในการรักษาสนามแม่เหล็กโลกของโลก
นอกเหนือจากนี้และเกี่ยวข้องกับประเด็นการระบายความร้อนหลักแล้วมีคำถามบางข้อที่ยังไม่ได้แก้ไขเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของแกนกลาง ดังที่ดร. Kei Hirose กล่าวในการแถลงข่าวของ Tokyo Tech:
“ แกนกลางส่วนใหญ่เป็นเหล็กและนิกเกิลบางส่วน แต่ยังมีโลหะผสมเบา ๆ ประมาณ 10% เช่นซิลิคอน, ออกซิเจน, ซัลเฟอร์, คาร์บอน, ไฮโดรเจนและสารประกอบอื่น ๆ เราคิดว่ามีโลหะผสมจำนวนมากอยู่พร้อมกัน แต่เราไม่ทราบสัดส่วนขององค์ประกอบแต่ละตัว”
เพื่อที่จะแก้ไขปัญหานี้ Hirose และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ ELSI ได้ทำการทดลองหลายครั้งโดยมีโลหะผสมหลายชนิดอยู่ภายใต้สภาวะความร้อนและความดันคล้ายกับที่อยู่ในการตกแต่งภายในของโลก สิ่งนี้ประกอบไปด้วยการใช้ทั่งเพชรเพื่อบีบตัวอย่างโลหะผสมขนาดฝุ่นเพื่อจำลองสภาวะแรงดันสูงจากนั้นให้ความร้อนด้วยลำแสงเลเซอร์จนกว่าจะถึงอุณหภูมิสูง
ในอดีตการวิจัยเกี่ยวกับโลหะผสมเหล็กในแกนกลางได้มุ่งเน้นไปที่โลหะผสมเหล็กซิลิกอนหรือเหล็กออกไซด์ที่ความดันสูง แต่เพื่อประโยชน์ในการทดลองของพวกเขา Hirose และเพื่อนร่วมงานของเขาตัดสินใจที่จะมุ่งเน้นไปที่การรวมกันของซิลิคอนและออกซิเจนซึ่งเชื่อกันว่ามีอยู่ในแกนกลางชั้นนอกและตรวจสอบผลลัพธ์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
สิ่งที่นักวิจัยพบคือภายใต้สภาวะของความดันและความร้อนสูงตัวอย่างของซิลิกอนและออกซิเจนรวมกันเป็นผลึกซิลิคอนไดออกไซด์ - ซึ่งมีความคล้ายคลึงกับองค์ประกอบของแร่ควอตซ์ที่พบในเปลือกโลก จากการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการตกผลึกของซิลิคอนไดออกไซด์ในแกนนอกจะทำให้เกิดการลอยตัวที่เพียงพอต่อการพาความร้อนของแกนกลางและผลของไดนาโมตั้งแต่แรกเริ่ม
ในฐานะที่เป็น John Hernlund สมาชิกของ ELSI และผู้เขียนร่วมของการศึกษาอธิบายด้วย:
“ ผลลัพธ์นี้พิสูจน์แล้วว่าสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจพลังและวิวัฒนาการของแกนกลาง เราตื่นเต้นเพราะการคำนวณของเราแสดงให้เห็นว่าการตกผลึกของผลึกซิลิคอนไดออกไซด์จากแกนกลางอาจเป็นแหล่งพลังงานใหม่อันยิ่งใหญ่สำหรับเปิดสนามแม่เหล็กของโลก”
การศึกษาครั้งนี้ไม่เพียง แต่มีหลักฐานที่จะช่วยแก้ปัญหาที่เรียกว่า "New Core Heat Paradox" แต่ยังอาจช่วยให้เราเข้าใจในสิ่งที่มีสภาพเช่นในระหว่างการก่อตัวของโลกและระบบสุริยะยุคแรก โดยพื้นฐานแล้วหากซิลิคอนและออกซิเจนเกิดผลึกคริสตัลของซิลิคอนไดออกไซด์ในแกนนอกเมื่อเวลาผ่านไปไม่ช้าก็เร็วกระบวนการจะหยุดทันทีที่แกนกลางขาดองค์ประกอบเหล่านี้
เมื่อเกิดเหตุการณ์เช่นนี้เราสามารถคาดหวังว่าสนามแม่เหล็กของโลกจะต้องทนทุกข์ทรมานซึ่งจะส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก นอกจากนี้ยังช่วยในการจำกัดความเข้มข้นของซิลิกอนและออกซิเจนที่มีอยู่ในแกนกลางเมื่อโลกก่อตัวขึ้นครั้งแรกซึ่งอาจไปไกลในการแจ้งทฤษฎีของเราเกี่ยวกับการก่อตัวของระบบสุริยะ
ยิ่งไปกว่านั้นงานวิจัยนี้อาจช่วยนักธรณีฟิสิกส์ในการกำหนดว่าดาวเคราะห์อื่น ๆ (เช่น Mars, Venus และ Mercury) ยังคงมีสนามแม่เหล็กอยู่ได้อย่างไรและอาจนำไปสู่ความคิดที่ว่าพวกเขาจะถูกขับเคลื่อนขึ้นมาได้อย่างไร มันยังช่วยให้ทีมวิทยาศาสตร์การล่าดาวเคราะห์นอกระบบกำหนดว่าดาวเคราะห์นอกระบบใดที่มีสนามแม่เหล็กซึ่งจะช่วยให้เราสามารถค้นหาว่าโลกนอกระบบสุริยะที่น่าอยู่นั้นน่าอยู่มากแค่ไหน
