พบกระแสเหล็กเหลวขนาดมหึมาไหลเร็วที่ใต้พื้นโลกบริเวณอลาสกาและไซบีเรีย

นักวิทยาศาสตร์พบว่ามีเหล็กเหลวขนาดมหึมากำลังไหลเหมือนแม่น้ำที่ระดับลึกลงไปใต้ผิวโลกราว 3,000 กม. ตรงบริเวณอลาสกาและไซบีเรีย และมันกำลังมีความเร็วเพิ่มขึ้น

กระแสของเหล็กหลอมเหลวขนาดใหญ่กว้างประมาณ 240 กม. อุณหภูมิสูงมากเกือบเท่าผิวของดวงอาทิตย์ มีความเร็วเพิ่มขึ้น 3 เท่า ในช่วงเวลาไม่ถึงสองทศวรรษ และขณะนี้กำลังมุ่งหน้าไปด้านตะวันตกสู่ทวีปยุโรปด้วยความเร็ว 40 – 45 กม.ต่อปี ซึ่งเร็วกว่าของเหลวอื่นๆในแก่นโลกชั้นนอกสามเท่า

ยังไม่มีใครทราบว่าทำไมกระแสเหล็กเหลวนี้จึงไหลเร็วขึ้น ทีมงานที่ค้นพบคิดว่าเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่มีมานานนับพันล้านปี และสามารถช่วยให้เราเข้าใจการเกิดขึ้นของสนามแม่เหล็กโลกที่ช่วยป้องกันอันตรายจากรังสีคอสมิคและลมสุริยะ

องค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency: ESA) ได้ส่งดาวเทียมสามดวงที่เรียกว่า Swarm ขึ้นสู่วงโคจรในปี 2013 เพื่อตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กโลก

“มันเป็นการค้นพบที่สำคัญ”  Phil Livermore หัวหน้าทีมงานจากมหาวิทยาลัยลีดส์กล่าว “เรารู้ว่ามีการเคลื่อนที่ของแก่นโลกที่เป็นโลหะเหลว แต่ยังไม่เคยสังเกตพบอย่างชัดแจ้ง จนกระทั่งได้เห็นกระแสของเหล็กเหลวในครั้งนี้”

“การมีดาวเทียมสามดวงทำให้เราสามารถแยกสนามแม่เหล็กจากที่อื่นๆ เช่น ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์หรือเปลือกโลกออกไป ทำให้เราได้ภาพแบบเอ็กซเรย์ที่ชัดเจนของการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กตรงรอยต่อของแก่นโลกกับเปลือกโลก” Livermore กล่าว

แก่นโลกชั้นในเป็นโลหะแข็งขนาดราวสองในสามของดวงจันทร์ประกอบด้วยธาตุเหล็กและนิกเกิล แก่นโลกชั้นนอกที่ล้อมรอบแก่นโลกชั้นในเป็นชั้นของเหล็กและนิเกิลหลอมเหลวหนาราว 2,000 กม.

ความแตกต่างของอุณหภูมิ ความดัน และองค์ประกอบของแก่นโลกชั้นนอกนี้ทำให้เกิดการเคลื่อนที่และวังวนของโลหะเหลว ร่วมกับการหมุนของโลก ทำให้มันสร้างกระแสไฟฟ้า และตามมาด้วยการสร้างสนามแม่เหล็กโลกขึ้น

เมื่อนักวิจัยได้ตรวจสอบข้อมูลของดาวเทียมจากบริเวณแก่นโลกชั้นนอกด้านซีกโลกเหนือ พวกเขาได้พบกับกระเปาะของเส้นแรงแม่เหล็กลักษณะแปลกประหลาดบริเวณอลาสกาและไซบีเรีย

แต่กระเปาะของเส้นแรงแม่เหล็กก็ไม่ได้อยู่กับที่ มันเคลื่อนที่ไปทางทวีปยุโรป ทีมงานบอกว่ามันกำลังถูกดันด้วยกระแสของเหล็กเหลว เนื่องจากการเคลื่อนไหวของมันเกิดจากการเคลื่อนที่ของเหล็กเหลว กระเปาะของเส้นแรงแม่เหล็กจึงทำหน้าที่เหมือนกับเป็นเครื่องบ่งชี้ให้นักวิจัยสามารถติดตามการไหลของเหล็กเหลวได้

Livermore เปรียบเทียบเหมือนกับการติดตามการไหลของแม่น้ำในตอนกลางคืนโดยการเฝ้าดูแสงเทียนที่ลอยอยู่ที่ผิวน้ำ (เหมือนวันลอยกระทง) “เมื่อเหล็กเหลวเคลื่อนที่ มันลากเอาสนามแม่เหล็กไปกับมันด้วย” เขากล่าว “เราไม่สามารถเห็นการไหลของเหล็กเหลวโดยตรง เห็นเฉพาะการเคลื่อนไหวของกระเปาะของสนามแม่เหล็ก”

Livermore บอกว่ากระแสของเหล็กเหลวเกิดจากการเคลื่อนที่ของเหล็กเหลวรอบแก่นโลกชั้นใน ติดกับแก่นโลกชั้นในมีวังวนของเหล็กเหลวรูปทรงกระบอกแนวเหนือใต้ในแก่นโลกชั้นนอก ตรงจุดที่กระบอกวังวนเจอกับแก่นโลกชั้นในมันจะเป็นเหมือนลูกกลิ้งรีดเหล็กเหลวด้านข้างทำให้เกิดกระแสเหล็กเหลวขึ้น และนั่นทำให้เกิดสนามแม่เหล็กลักษณะเป็นกระเปาะที่ดาวเทียมได้ค้นพบ

ทีมวิจัยพบว่ากระแสเหล็กเหลวมีความเร็วเพิ่มขึ้นมาตั้งแต่ปี 2000 จนถึงตอนนี้มันเคลื่อนที่เร็วเป็นสามเท่าของส่วนประกอบอื่นในแก่นโลกชั้นนอก และเร็วกว่านับแสนเท่าเมื่อเทียบกับการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก

ในตอนนี้ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าทำไมกระแสเหล็กเหลวจึงเคลื่อนที่เร็วขึ้น นักวิจัยคาดว่ามันเป็นวัฏจักรตามธรรมชาติภายในของโลกที่เกิดขึ้นนับพันล้านปีมาแล้ว

ถ้าเราสามารถคำนวณวัฏจักรของการเปลี่ยนแปลงนี้ได้ เราอาจสามารถคาดการณ์ได้ว่าสนามแม่เหล็กโลกจะเปลี่ยนไปอย่างไร รวมถึงการสลับขั้วของสนามแม่เหล็กโลกในอนาคตด้วย

“เป็นไปได้ที่อาจมีเรื่องน่าประหลาดใจเพิ่มเติมอีก” Rune Floberghagen ผู้จัดการภารกิจ Swarm กล่าว

“สนามแม่เหล็กโลกเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา และมันอาจทำให้กระแสเหล็กเหลวเปลี่ยนทิศทางก็ได้”

 

ข้อมูลและภาพจาก  esa, sciencealert