สภาวะที่รุนแรงใกล้เคียงกับที่พบในแกนชั้นนอกของโลกได้ถูกสร้างขึ้นในห้องทดลองโดยนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ในญี่ปุ่น นักวิจัยนำโดยYasuhiro Kuwayamaจากมหาวิทยาลัยโตเกียวได้สร้างอุณหภูมิและแรงกดดันที่จำเป็นสำหรับการทดลองโดยใช้ทั่งเพชรที่มีความเชี่ยวชาญสูง การค้นพบนี้อาจนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับองค์ประกอบและพฤติกรรมของแกนนอกของโลก และอาจถึงขั้นภายในของดาวเคราะห์ดวงอื่น
แกนกลางของโลกเริ่มต้นใต้พื้นผิวประมาณ 3000 กม.
และสิ่งที่เรารู้ส่วนใหญ่มาจากการดูคลื่นไหวสะเทือนจากแผ่นดินไหวที่เคลื่อนผ่านใจกลางโลก คุณสมบัติของแกนยังได้รับการศึกษาโดยการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์และการทดลองที่นำวัสดุไปสู่อุณหภูมิและแรงกดดันที่รุนแรง การวิจัยพบว่าศูนย์กลางของโลกของเราถูกแยกออกเป็นแกนด้านในที่เป็นของแข็งซึ่งประกอบด้วยโลหะผสมเหล็กนิกเกิลและแกนนอกที่มีเหล็กเหลวเป็นส่วนประกอบ
ตอนนี้ ทีมงานของ Kuwayama ได้เพิ่มความรู้ของเราเกี่ยวกับแกนชั้นนอกโดยใช้ทั่งเพชร ซึ่งใช้ประโยชน์จากความแข็งที่แทบจะไม่มีใครเทียบได้ของเพชรกับตัวอย่างภายใต้แรงกดดันและอุณหภูมิที่สูงมาก ในการศึกษาของพวกเขา พวกเขาบีบอัดตัวอย่างเหล็กเหลวให้มีความดันสูงถึง 116 GPa และให้ความร้อนที่ 4350 K ในขณะที่เชื่อกันว่า 4350 K เป็นอุณหภูมิปกติภายในแกนนอก 116 GPa นั้นต่ำกว่าความดันที่คาดไว้เล็กน้อย ส่วนบนของแกนนอก
แรงกดดันอย่างต่อเนื่องคุณลักษณะที่สำคัญของการวิจัยล่าสุดนี้คือความกดอากาศและอุณหภูมิที่รุนแรงนี้สามารถรักษาได้โดยไม่มีกำหนด – อย่างน้อยก็ในหลักการ ซึ่งแตกต่างจากการศึกษาก่อนหน้านี้ที่สภาวะสุดโต่งคงอยู่เพียงไม่กี่วินาที ทีมงานบีบหยดเหล็กเหลวขนาดเล็กเป็น 116 GPa จากนั้นให้ความร้อนที่ 4350 K โดยใช้เลเซอร์อินฟราเรด จากนั้นทีมงานได้ตรวจสอบคุณสมบัติของตัวอย่างอย่างละเอียด โดยส่วนใหญ่ทำการทดลองการกระเจิงด้วยรังสีเอกซ์ที่ซินโครตรอน Spring-8 ของ RIKEN ในจังหวัดเฮียวโงะ
รังสีเอกซ์แนะนำว่าแมกมาชั้นล่างสามารถคงตัวได้ด้วยธาตุหนัก
หลังจากรวมข้อสังเกตกับข้อมูลที่มีอยู่แล้ว คูวายามะและเพื่อนร่วมงานได้เปรียบเทียบคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ที่วัดได้ของเหล็กเหลวที่มีความดันสูงและอุณหภูมิสูงกับสิ่งที่ทราบเกี่ยวกับแกนนอกของโลก พวกเขาพบว่าแกนชั้นนอกของโลกต้องมีความหนาแน่นน้อยกว่าเหล็กเหลวประมาณ 7.5% ซึ่งบ่งชี้ว่าจะต้องมีธาตุที่เบากว่าจำนวนมากที่ยังไม่ถูกระบุ ทีมงานยังพบว่าวัสดุในแกนชั้นนอกจะต้องไหลได้ง่ายกว่าเหล็กเหลวประมาณ 4% แม้ว่าวัสดุทั้งสองจะแสดงความต้านทานแรงอัดที่ใกล้เคียงกัน
ทีมงานของ Kuwayama กล่าวว่างานของ Kuwayama นำเสนอข้อมูลเชิงลึกใหม่ที่สำคัญเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพของแกนโลก งานของพวกเขายังสามารถแจ้งการศึกษาในอนาคตของแกนดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ได้อีกด้วย ซึ่งแม้แต่ภายในระบบสุริยะ ยังครอบคลุมองค์ประกอบ โครงสร้าง และขนาดสัมพัทธ์ที่หลากหลาย ตามที่คุวายามะสรุป “เรารู้สึกประหลาดใจอย่างมากกับประสิทธิภาพของวิธีการนี้ และหวังว่าจะสามารถนำไปสู่ความเข้าใจโลกใต้เท้าของเรามากขึ้น”
งานวิจัยได้อธิบายไว้ในจดหมายทบทวนทางกายภาพ จากการทดลองของพวกเขา ทั้งคู่พบว่าธารน้ำแข็งเคลื่อนตัวไปบนชั้นตะกอนอ่อนด้วยความเร็วที่ช้าลง แต่เมื่อพวกมันไปถึงความเร็วที่กำหนด พวกมันก็เริ่มทำให้ตะกอนที่อยู่เบื้องล่างเปลี่ยนรูป ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต่อมากลายเป็นกลไกการลื่นที่โดดเด่น
เราสามารถให้เหตุผลทางกลว่าเมื่อใดที่การเปลี่ยนแปลง
นี้จะเกิดขึ้นและยังให้สมการทั่วไปมากขึ้นที่สามารถใช้ในแบบจำลองแผ่นน้ำแข็งเพื่อจำลองกระบวนการนี้” Zoet กล่าว กับ Physics Worldโดยอธิบายว่าแรงกดดันที่มีประสิทธิภาพคือสิ่งที่ควบคุม ความแข็งแรงของชั้นตะกอนและผลที่ตามมาคือการเปลี่ยนรูปของเตียงที่เปลี่ยนการลากของธารน้ำแข็ง
เมื่อรวมกับสมการที่เท่ากันสำหรับการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งเหนือเตียงแข็ง การค้นพบของนักวิจัยมีศักยภาพที่จะใช้เพื่อสร้างกฎการลื่นทั่วไปที่สามารถนำไปใช้กับแบบจำลองการไหลของธารน้ำแข็งทั้งหมด ขจัดความไม่แน่นอนก่อนหน้านี้
“แบบจำลองแผ่นน้ำแข็งที่ใช้ความสัมพันธ์แบบลื่นแบบใหม่ของเรามีแนวโน้มที่จะทำนายการปล่อยน้ำแข็งออกสู่มหาสมุทรที่สูงขึ้น และอัตราการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น” มากกว่ากฎหมายการลื่นที่ใช้ในแบบจำลองแผ่นน้ำแข็งส่วนใหญ่ในปัจจุบัน Iverson กล่าวเสริม
Martin Trufferนักธรณีฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยอลาสก้าชื่นชมงานนี้ โดยสังเกตว่าแบบจำลองอื่นๆ “มีช่วงเวลาที่ยากลำบากอย่างฉาวโฉ่กับ
Hilmar Gudmundssonนักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัย Northumbria กล่าวว่า “ปัญหาที่ยากที่สุดอย่างหนึ่งในด้านธารน้ำแข็งคือการกำหนดการเคลื่อนที่ของฐานของแผ่นน้ำแข็งขนาดใหญ่ ได้อย่างไร “ในอดีต มีข้อโต้แย้งมากมายมุ่งเน้นไปที่การเลื่อนฐานเป็นกระบวนการหนืดหรือพลาสติก งานใหม่นี้ชี้ให้เห็นว่าทั้งสองกระบวนการเป็นไปได้: ที่ความเร็วการเลื่อนต่ำ เรามีขีดจำกัดความหนืด ที่ความเร็วสูงเราจะถึงขีดจำกัดพลาสติก”
เมื่อการศึกษาครั้งแรกเสร็จสิ้น นักวิจัยกำลังมองหาข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมว่าอัตราการเสียรูปของตะกอนเปลี่ยนไปอย่างไรเมื่อตัวแปรต่างๆ เช่น ความเร็วของน้ำแข็งและแรงดันเปลี่ยนแปลงอย่างมีประสิทธิภาพ
ธารน้ำแข็งที่เคลื่อนตัวเร็วลื่นไหลได้ง่ายขึ้น“การพัฒนาความสัมพันธ์ที่ช่วยให้เราสามารถประมาณอัตราการเปลี่ยนรูปของตะกอนที่ฐานของธารน้ำแข็งจะทำให้เรามีข้อมูลที่ขาดหายไปในการประมาณว่าธารน้ำแข็งใช้เวลานานเท่าใดในการสร้างและทำลายธรณีสัณฐาน” เช่นที่พบในยุโรป อเมริกาเหนือ และฐานของทวีปแอนตาร์กติกา Zoet กล่าว “การใช้เครื่องมือเฉือนแบบวงแหวนใหม่กับห้องตัวอย่างโปร่งใส เราสามารถสังเกตสิ่งนี้ได้โดยตรง”
Credit : politicaoperaria.net postalpoetry.org provinciabeticafranciscana.org puntoperpunto.info puntoperpunto.net
