มี "ดาวเคราะห์" ดวงอื่นในโลก: ช่วยชีวิตที่เพิ่งตั้งไข่ได้อย่างไร

แกนโลกชั้นในหมุนด้วยความเร็วของมันเอง ซึ่งร้อนจัดและน่าจะช่วยรักษาชีวิตและ

ออกซิเจนบนโลกของเรา

โลกสามารถฟื้นฟูสนามแม่เหล็กอย่างรวดเร็วได้อย่างไร?

นักวิทยาศาสตร์เริ่มเชื่อเรื่องนี้มากขึ้นเรื่อยๆนี่เป็นเพราะการเกิดขึ้นของแกนโลกชั้นใน มันเป็นทรงกลมของเหล็กแข็งที่อยู่ภายในแกนด้านนอกที่หลอมละลาย ส่วนหลังประกอบด้วยโลหะที่กำลังเดือดซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์

นักวิจัยแนะนำว่าแกนในปรากฏขึ้นประมาณ 4 พันล้านปีหลังจากการกำเนิดของดาวเคราะห์นั่นเอง มันเติบโตอย่างช้าๆ ปีละไม่กี่มิลลิเมตร นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสิ่งนี้นำไปสู่กิจกรรมในแกนกลางชั้นนอกและกระตุ้นให้เกิดพลังของสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้น

"แกนในได้ฟื้นฟูสนามแม่เหล็กโลก: และมันก็เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่เหมาะสมที่สุดในวิวัฒนาการ John Tarduno นักธรณีฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Rochester กล่าว “จะเกิดอะไรขึ้นถ้ามันไม่ได้เกิดขึ้น?”

นักวิทยาศาสตร์ยังคงสงสัยว่าภายในเป็นอย่างไรและทำไมแกนกลางปรากฏขึ้นในช่วงเวลานี้ Hrvoe Tkalcic นักแผ่นดินไหววิทยาจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลีย (ANU) กล่าวว่า "แกนในเป็นดาวเคราะห์ภายในดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง “มีภูมิประเทศเป็นของตัวเอง มีความเร็วการหมุนและโครงสร้างเป็นของตัวเอง มันอยู่ใต้เท้าของเรา แต่ยังมีอีกมากที่เราไม่เข้าใจเกี่ยวกับวิธีการทำงาน "

"ดาวเคราะห์" ภายในของเรามีการศึกษาอย่างไร?

ในการศึกษาแกนกลางชั้นใน นักวิจัยใช้คลื่นแผ่นดินไหวที่หายากจากแผ่นดินไหวหรือการทดสอบนิวเคลียร์ที่ทะลุหรือสะท้อนกลับจากแกนกลางชั้นใน

นักแผ่นดินไหววิทยาจึงค้นพบว่าแกนกลางชั้นในหมุนรอบตัวเองอย่างเป็นอิสระจากส่วนอื่นๆ ของโลก พวกเขาใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ทำนายโครงสร้างตลอดจนพฤติกรรมที่ผิดปกติของโลหะผสมเหล็กภายใต้แรงดันสูง

เป็นเวลานานที่มนุษย์มีความไม่สมบูรณ์แนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของโลก จนกระทั่งช่วงต้นทศวรรษ 1930 Inge Lehmann นักแผ่นดินไหววิทยาชาวเดนมาร์ก สังเกตเห็นคลื่น P หรือคลื่นความดันรูปแบบใหม่ พวกเขาชี้ให้เห็นว่าแกนกลางของโลกไม่ใช่ของเหลวอย่างสมบูรณ์ ในปีพ.ศ. 2479 เลห์มันน์ได้ข้อสรุปว่าโลกมีแกนในที่เป็นของแข็ง นอกจากนี้ นักวิจัยสังเกตเห็นว่าทุก ๆ ปีคลื่น P ที่ไหลผ่านแกนในนั้นมีความเร่งเล็กน้อย สิ่งนี้สามารถอธิบายได้เพียงวิธีเดียวเท่านั้น - แกนในหมุนเร็วกว่าส่วนอื่นของโลก ประมาณ 1 °ต่อปี ทุกๆ 400 ปีที่พวกเขาแนะนำในกระดาษธรรมชาติปี 1996 แกนในทำการปฏิวัติพิเศษภายในโลก

การค้นพบนี้ทำให้นักธรณีฟิสิกส์หลายคนตกใจ ซึ่งแกนในจะหมุนด้วยความเร็วเท่ากันกับเสื้อคลุม หากคุณศึกษาการหมุนของมัน จะช่วยให้เข้าใจว่าแกนในเชื่อมต่อกับแกนนอกและส่งผลต่อสนามแม่เหล็กอย่างไร นอกจากนี้ยังจะอธิบายด้วยว่าเหตุใดขั้วแม่เหล็กของโลกจึงเคลื่อนที่และพลิกกลับเป็นครั้งคราว

แกนในเคลื่อนที่เร็วกว่าโลก จริงไหม?

ไม่เชิง.ในเวลาต่อมา นักวิจัย ยี่ หยาง ได้รวบรวมฐานข้อมูลแผ่นดินไหวที่ครอบคลุมมากที่สุดในโลก หลังจากวิเคราะห์พวกมันแล้ว Yang ก็ค้นพบว่าแกนกลางชั้นในหมุนด้วยความเร็วเท่ากับเนื้อโลก จากนั้นก็มีข้อเท็จจริงที่ไม่ธรรมดายิ่งกว่านั้น: จากการศึกษาในปี 2021 แกนกลางชั้นในหมุนช้ากว่าส่วนอื่นๆ ของโลก ประมาณ 0.05° ต่อปี

นักวิจัยเริ่มคาดเดาว่าแกนในมีจังหวะของมันเอง นักดาราศาสตร์วิทยุติดตามการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการหมุนของโลกเป็นเวลาหลายสิบปี พวกมันถูกสังเกตตามระบบอ้างอิงอวกาศ: พวกเขาติดตามการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งของวัตถุในอวกาศที่อยู่ห่างไกล ความผันผวนส่วนใหญ่ตลอดทั้งปีเกิดจากพายุเฮอริเคนและแผ่นดินไหว แต่มีความผันผวนเพียงเล็กน้อยในรอบ 6 ปีที่ไม่สามารถอธิบายได้ง่าย

“เรายังไม่รู้ว่าทำไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้น แต่ทุกคนเดิมพันที่แกนกลาง” Benjamin Chao นักสำรวจจาก Academia Sinica

แกนในทำมาจากอะไร?

แกนในเป็นที่ที่เป็นโลหะมากที่สุดบนพื้น. มันมีโลหะมากกว่าโลหะภายนอก ทั้งสองทำจากเหล็กเป็นหลักและมีนิกเกิล เหล็กยังเชื่อกันว่ามีร่องรอยของธาตุที่เบากว่า เช่น ออกซิเจน คาร์บอน และซิลิกอน

เมื่อเหล็กตกผลึกเมื่อโตขึ้นพื้นผิวของแกนในจะดึงองค์ประกอบเหล่านี้บางส่วนออกจากตัวมันเอง ผลที่ได้คือเกือบเป็นเหล็กบริสุทธิ์ มันเหมือนกับน้ำแข็งที่ก่อตัวในถังน้ำเกลือ มันแทนที่เกลือและกลายเป็นน้ำจืดเป็นส่วนใหญ่ ธาตุที่พุ่งออกจากแกนกลางจะเบากว่าเหล็ก โดยจะพุ่งขึ้นและพุ่งไปข้างหน้า กระบวนการนี้ทำให้เกิดการพาความร้อนมากถึง 80% ซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กของโลก

การพาความร้อนคือการถ่ายเทความร้อนและการถ่ายเทความร้อนชนิดหนึ่ง ซึ่งพลังงานภายในจะถูกถ่ายเทโดยไอพ่นและการไหลของสารเอง

เรายังไม่รู้อะไรเกี่ยวกับแก่นใน?

จะเกิดอะไรขึ้นกับธาตุเหล็กที่เหลืออยู่ - ในหัวข้อนี้มีการอภิปรายอย่างต่อเนื่อง อะตอมของเหล็กบนพื้นผิวโลก - เช่นเดียวกับในกระทะเหล็กหล่อ - มีโครงสร้างเป็นลูกบาศก์ แต่ถ้าตัวอย่างเหล็กเล็กๆ ถูกบีบระหว่างเพชรสองเม็ดและทำให้เกิดแรงกดดันคล้ายกับความดันในแกนกลางชั้นใน อะตอมจะจัดเรียงตัวใหม่เป็นรูปหกเหลี่ยม

ความยากอยู่ที่ยังไม่มีใครรู้ว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับเหล็กเมื่อมันถูกบีบอัดและให้ความร้อนหลายพันองศาพร้อมกัน Lidunka Vochadlo นักฟิสิกส์แร่เชิงคำนวณจาก University College London กล่าว

สภาวะเหล่านี้สร้างใหม่ได้ยากในห้องปฏิบัติการเนื่องจากคาร์บอนในเพชรมักจะปนเปื้อนเหล็กเมื่อถูกความร้อน Vochadlo กล่าว ทีมงานของเขาทำการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์และพบว่ารูปทรงของรูปหกเหลี่ยมหรือรูปหกเหลี่ยมเป็นโครงสร้างที่เสถียรที่สุดในสภาวะของแกนใน โมเดลยังแสดงให้เห็นว่าเหล็กบริสุทธิ์จะอ่อนตัวเมื่ออยู่ที่ 98% ของจุดหลอมเหลว

เช่น น้ำต้องเย็นต่ำกว่าจุดกลายเป็นน้ำแข็ง นักวิจัยแนะนำว่าเหล็กไม่สามารถแข็งตัวเป็นรูปหกเหลี่ยมได้หากอุณหภูมิเย็นกว่าแกนในเกือบ 1,340°C ในช่วงต้นปี 2022 แบบจำลองระดับอะตอมได้รับการตีพิมพ์ โดยเสนอว่าเหล็กที่สะสมอยู่ในแกนกลางชั้นในอาจตกผลึกเป็นลูกบาศก์ก่อนจะเปลี่ยนเป็นรูปแบบหกเหลี่ยม

แกนภายในและชีวิตบนโลกเชื่อมต่อกันอย่างไร?

ตามข้อมูลจากการก่อตัวของภูเขาไฟที่เกิดขึ้นเมื่อ 565 ล้านปีก่อนบนฝั่งทางเหนือของแม่น้ำเซนต์ในลอว์เรนซ์ สนามแม่เหล็กในขณะนั้นคือหนึ่งในสิบของที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน

นี่อาจเป็นเพราะความจริงที่ว่าภายนอกแกนกลางสูญเสียความร้อนอย่างรวดเร็ว Peter Driscoll นักธรณีพลศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์คาร์เนกีกล่าว หากสนามแม่เหล็กของโลกหายไปโดยสิ้นเชิง สิ่งมีชีวิตในขณะที่มันพัฒนาขึ้นจะต้องเผชิญรังสีจากเปลวสุริยะอย่างหนัก การแผ่รังสีที่เพิ่มขึ้นอาจทำให้ออกซิเจนหมดไป ซึ่งเป็นทรัพยากรอันมีค่าสำหรับทุกชีวิต

เพียง 30 ล้านปีต่อมา ความเข้มของสนามแม่เหล็กฟิลด์เพิ่มขึ้นเป็น 70% ของค่าปัจจุบัน ในช่วงเวลาเดียวกัน การพัฒนาชีวิตอย่างแข็งขันทำให้เกิดการปฏิวัติบนโลก ในตอนนั้นเองที่กลุ่มสัตว์ส่วนใหญ่ถือกำเนิดขึ้น สิ่งมีชีวิตบนบกชนิดแรกก็ปรากฏขึ้น

บางทีโลกตั้งไข่และสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกนี้เนื่องมาจากแกนเหล็กชั้นในซึ่งอยู่ใต้ฝ่าเท้าของเรา ซึ่งอยู่ใต้ฝ่าเท้าของเรานั้นอยู่ใต้ความลึก 5,000 กิโลเมตร ขณะนี้นักวิจัยกำลังพยายามสร้างเงื่อนไขที่พบในแกนกลางในห้องปฏิบัติการ ซึ่งเป็นงานที่ยากแต่จำเป็น ด้วยความช่วยเหลือของการทดลองดังกล่าว คุณสามารถยืนยันข้อสรุปที่นักวิจัยทำไว้ก่อนหน้านี้โดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ได้