โดย ลอร่า Geggel เผยแพร่กรกฎาคม 18, 2019
แกนกลางที่แผดเผาของโลกไม่ใช่คนนอกรีต — มันถูกจับบาคาร่าได้ว่าปะปนกับชั้นอื่น ๆ ที่ไร้โลก นั่นคือจากการศึกษาใหม่ที่พบว่าส่วนในสุดของดาวเคราะห์รั่วไหลเนื้อหาบางส่วนลงในขนนกแมนเทิลซึ่งบางส่วนก็มาถึงพื้นผิวโลกในที่สุดนักวิจัยกล่าวว่าการค้นพบนี้ช่วยยุติการถกเถียงที่โหมกระหน่ํามานานหลายทศวรรษ: ไม่ว่าแกนกลางและเสื้อคลุมจะแลกเปลี่ยนวัสดุใด ๆ หรือไม่นักวิจัยกล่าว
”ผลการวิจัยของเราชี้ให้เห็นว่าวัสดุหลักบางอย่างถ่ายโอนไปยังฐานของขนนกแมนเทิลเหล่านี้
และแกนกลางได้รั่วไหลวัสดุนี้ในช่วง 2.5 พันล้านปีที่ผ่านมา” นักวิจัยเขียนใน The Conversation ซึ่งเป็นเว็บไซต์ที่นักวิทยาศาสตร์เขียนเกี่ยวกับการวิจัยของพวกเขาต่อสาธารณะ [ภาพถ่าย: การก่อตัวทางธรณีวิทยาที่แปลกประหลาดที่สุดในโลก]การค้นพบนี้เกิดขึ้นได้จากทังสเตนโลหะ (W) องค์ประกอบ 74 ในตารางธาตุ หากทังสเตนจะสร้างโปรไฟล์การออกเดทมันจะทราบว่ามันเป็น siderophile หรือ “คนรัก
เหล็ก” ดังนั้นจึงไม่แปลกใจเลยที่ทังสเตนจํานวนมากแขวนอยู่ในแกนกลางของโลกซึ่งทําจากเหล็กและนิกเกิลเป็นหลักในโปรไฟล์ของมันทังสเตนจะระบุว่ามีไอโซโทปสองสามตัว (องค์ประกอบที่มีนิวตรอนจํานวนต่างกันในนิวเคลียส) รวมถึง W-182 (มีนิวตรอน 108 ตัว) และ W-184 (มีนิวตรอน 110 ตัว) นักวิจัยตระหนักว่าไอโซโทปเหล่านี้สามารถช่วยแก้ปัญหาการรั่วของแกนกลางได้
อีกองค์ประกอบหนึ่งคือแฮฟเนียม (Hf) คือลิโธฟิล ซึ่งหมายความว่ามันชอบหินและสามารถพบได้ในเสื้อคลุมที่อุดมด้วยซิลิเกตของโลก ด้วยครึ่งชีวิต 8.9 ล้านปีไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของแฮฟเนียม Hf-182 สลายตัวเป็น W-182 ซึ่งหมายความว่าเสื้อคลุมควรมี W-182 มากกว่าแกนกลางนักวิทยาศาสตร์ให้เหตุผล
”ดังนั้นการแลกเปลี่ยนทางเคมีระหว่างแกนกลางและแหล่งที่มาของขนนกแมนเทิลจึงสามารถตรวจจับได้ในอัตราส่วน 182W/184W ของหินบะซอลต์เกาะมหาสมุทร” ซึ่งมาจากขนนกในเสื้อคลุมนักวิจัยเขียนไว้ในการศึกษา
แต่ความแตกต่างในทังสเตนนี้จะมีขนาดเล็กอย่างไม่น่าเชื่อ: องค์ประกอบทังสเตน – 182 ในเสื้อคลุมและแกนถูกคาดว่าจะแตกต่างกันเพียงประมาณ 200 ส่วนต่อล้าน (ppm) “มีห้องปฏิบัติการน้อยกว่าห้าห้องในโลกที่สามารถทําการวิเคราะห์ประเภทนี้ได้”
Earth's inner layersชั้นในของโลกนอกจากนี้ การศึกษาแกนกลางไม่ใช่เรื่องง่าย เพราะเริ่มต้นที่ระดับความลึกประมาณ 1,800 ไมล์ (2,900 กิโลเมตร) ใต้ดิน หลุมที่ลึกที่สุดที่มนุษย์เคยขุดคือหลุมเจาะ Kola Superdeep ในรัสเซียซึ่งมีความลึกประมาณ 7.6 ไมล์ (12.3 กม.)
ดังนั้นนักวิจัยจึงศึกษาสิ่งที่ดีที่สุดต่อไป: หินที่ไหลลงสู่พื้นผิวโลกจากเสื้อคลุมลึกที่ Pilbara Craton
ในออสเตรเลียตะวันตกและเกาะเรอูนียงและหมู่เกาะ Kerguelen ในมหาสมุทรอินเดีย
ตรวจพบการรั่วไหลปริมาณของทังสเตนในหินเหล่านี้เผยให้เห็นการรั่วไหลจากแกนกลาง ตลอดอายุการใช้งานของโลกมีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในอัตราส่วน W-182-to-W-184 ในเสื้อคลุมของโลกนักวิจัยพบ น่าแปลกที่หินที่เก่าแก่ที่สุดในโลกมีอัตราส่วน W-182 ต่อ W-184 สูงกว่าหินสมัยใหม่ส่วนใหญ่ที่พวกเขาค้นพบ
”การเปลี่ยนแปลงในอัตราส่วน 182W/184W ของเสื้อคลุมบ่งชี้ว่าทังสเตนจากแกนกลางรั่วเข้าไปในเสื้อคลุมมาเป็นเวลานาน” [ภาพถ่าย: นักธรณีวิทยา Home-Brew Lava]
โลกมีอายุประมาณ 4.5 พันล้านปี อย่างไรก็ตาม หินแมนเทิลที่เก่าแก่ที่สุดของโลกไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สําคัญในไอโซโทปทังสเตน นักวิจัยกล่าวว่าจาก 4.3 พันล้านถึง 2.7 พันล้านปีก่อนมีการแลกเปลี่ยนวัสดุจากแกนกลางไปยังเสื้อคลุมด้านบนเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย
แต่ในช่วง 2.5 พันล้านปีที่ผ่านมาองค์ประกอบไอโซโทปทังสเตนในเสื้อคลุมมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ทําไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้น นักวิจัยกล่าวว่าหากเสื้อคลุมขนนกลอยขึ้นจากขอบเขตแกนกลางแมนเทิลบางทีอาจเป็นเหมือนเลื่อยเห็นวัสดุจากพื้นผิวโลกกําลังลงไปในเสื้อคลุมลึกนักวิจัยกล่าว นักวิจัยกล่าวว่าวัสดุพื้นผิวนี้มีออกซิเจนอยู่ในนั้นซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สามารถส่งผลกระทบต่อทังสเตนได้
“การเหนี่ยวนําย่อยเป็นคําที่ใช้สําหรับหินจากพื้นผิวโลกที่ลงสู่เสื้อคลุมนําวัสดุที่อุดมด้วยออกซิเจนจากพื้นผิวไปสู่เสื้อคลุมลึกเป็นส่วนประกอบสําคัญของแผ่นเปลือกโลก” นักวิจัยเขียนไว้ใน The Conversation “การทดลองแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มความเข้มข้นของออกซิเจนที่ขอบเขตแกนกลางแมนเทิลอาจทําให้ทังสเตนแยกออกจากแกนกลางและเข้าไปในเสื้อคลุมได้”บาคาร่า
