“สิ่งที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดก็คือกระแสการไหลของแกนโลกชั้นนอกกำลังกวนแกนโลกชั้นในสุดเล็กน้อย และทำให้ลักษณะทางกายภาพของมันเปลี่ยนไป” จอห์น วิเดล (John Vidale) หัวหน้าทีมวิจัยและนักแผ่นดินไหวจากมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย ดอร์นเซิฟ กล่าว
หากใครยังจำกัดได้ เมื่อหลายเดือนก่อนที่ผ่านมา มีรายงานว่า นักวิทยาศาสตร์ได้เผยแพร่รายงานที่ระบุว่า แกนโลกชั้นในกำลังหมุนช้าลง ซึ่งดูเหมือนว่าจะเป็นการเตรียมตัวเพื่อหมุนกลับทิศ แต่อย่างไรก็ตามงานวิจัยล่าสุดที่เผยแพร่บนวารสาร Nature ชี้ให้เห็นว่ามันแปลกประหลาดยิ่งกว่าที่คิด เพราแกนโลกชั้นในของเราดูเหมือนกำลังจะเปลี่ยนรูปร่าง
เราต่างทราบกันดีว่าโครงสร้างของโลกประกอบด้วย 4 ชั้นหลัก ๆ คือ ชั้นเปลือกโลกที่อยู่นอกสุดและเป็นที่อยู่อาศัยของเรา, เนื้อโลก ชั้นหินหลอมเหลวที่กว้างที่สุด, แกนโลกชั้นนอกที่เป็นโลหะหลอมเหลวซึ่งส่วนใหญ่เต็มไปด้วยเหล็กและนิกเกล และชั้นแกนโลกชั้นในซึ่งเป็นเหล็กและนิกเกิล ไม่ต่างกันแต่มีลักษณะแข็งกว่า
นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันมาอย่างยาวนานว่า ที่ขอบระหว่างแกนโลกชั้นนอกและชั้นในนั้นจะมีจุดที่อยู่ระหว่างการหลอมเหลว ทำให้บริเวณนั้นแกนโลกชั้นนอกที่หลอมเหลวจำนวนเล็กน้อยจะตกผลึกและเพิ่มจำนวนเข้าไปในแกนโลกชั้นในที่เป็นของแข็งเป็นประจำ ทำให้แกนโลกชั้นในมีอัตราการเติบโตประมาณ 1 มิลลิเมตรต่อปี ซึ่งแม้จะมีหมุนช้าบ้างเปลี่ยนทิศบาง แต่มันจะเป็นทรงกลมเช่นนั้นตลอดไป แต่แล้วความเข้าใจของเราก็ถูกท้าทายโดยธรรมชาติอีกครั้ง
แกนโลกนั้นอยู่ลึกลงไปใต้เท้าของเราประมาณ 5,150 กิโลเมตร โดยแกนชั้นในนั้นมีอุณหภูมิ 5,400 องศาเซลเซียสและมีแรงดังสูงถึง 365 กิกะปาสกาล (GPa) ซึ่งสูงกว่าความดันบรรยากาศเฉลี่ยของโลกบนพื้นดินมากกว่า 3 ล้านเท่า ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะลงไปสังเกตโดยตรง
แต่นักวิทยาศาสตร์มีวิธีที่ดีกว่านั้นในการศึกษานั่นคือคลื่นแผ่นดินไหวที่ไหลผ่านโลก ทีมวิจัยใช้ข้อมูลแผ่นดินไหวที่รวบรวมตั้งแต่ปี 1991 ถึง 2023 ซึ่งจะบันทึกคลื่น 2 ประเภทคือ คลื่นปฐมภูมิหรือคลื่น P มันเป็นคลื่นแรกที่เกิดจากแผ่นดินไหวและเคลื่อนไปในทิศทางเดียวกับแผ่นดินที่เคลื่อนไป
ต่อมาเป็นคลื่นเฉือนหรือคลื่น S ที่เคลื่อนที่ช้ากว่าคลื่น P และจะเคลื่อนที่ในแนวตั้งฉากกับทิศทางของคลื่น ขณะเดียวกันก็จะมีข้อมูลอีกชนิดหนึ่งที่เนีวกว่า คลื่น PKIKP หรือก็คือคลื่น P ที่มีการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดซึ่งจะบ่งชี้ถึงการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นเมื่อมันไหลผ่านโลก และคลื่นนี้เผยให้เห็นว่าบริเวณขอบเขตที่แกนชั้นในมาบรรจบกับแกนชั้นโลกนั้นมีเลือนลางกว่าที่คิด
“การจินตนาการถึงสิ่งที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของแกนชั้นในนั้นแทบจะเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์เลย” วิเดล กล่าวและว่า “มันเป็นสถานที่ที่แตกต่างจากชีวิตประจำวันของเราอย่างมาก มีช่วงเวลา วัสดุ และแรงที่เหลือเชื่อที่แตกต่างกัน แต่เราสามารถลงไปที่นั่นและเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับมันได้เพียงแค่การสังเกตการณ์ล่าสุดบางส่วนเท่านั้น”
บริเวณดังกล่าวแกนโลกชั้นในจะลอยตัวอยู่ที่จุดหลอมเหลวพอดี และมันทำให้เขตแดนดังกล่าวจะเป็นของแข็งแต่ก็ไม่แข็ง ทำให้แกนโลกชั้นในไหลซึมออกมาเล็กน้อยและบางครั้งแกนชั้นโลกก็ไหลเข้าไปกลายเป็นทรงกลมที่เปลี่ยนรูปร่างไปมา ซึ่งการหาขนาดที่แน่นอนของรูปร่างนี้กลายเป็นเรื่องท้าทายอย่างมากแน่นอน
“เราคาดว่าการเคลื่อนที่อาจมีความยาวประมาณหลายร้อยเมตร อาจเป็นหนึ่งหรือสองกิโลเมตร” วิเดล กล่าวและว่า “เราไม่ทราบว่ามันกว้างแค่ไหน อาจมีความกว้างหลายร้อยกิโลเมตร”
นับตั้งแต่นักวิทยาศาสตร์เริ่มศึกษาแกนโลกชั้นในในช่วงทศวรรษ 1990 พวกเขาก็พบหลักฐานการเคลื่อนตัวที่แปลกประหลาด ทำให้เกิดการถกเถียงกันมาอย่างยาวนานว่าเป็นอย่างไรกันแน่ มันหมุนจริง ๆ หรือแค่ว่ามีการเปลี่ยนแปลงขอบเขตเล็กน้อยเท่านั้น
รายงานใหม่นี้ได้ให้ข้อมูลที่ระบุว่าทุกคนอาจจะทั้งถูกและผิด กล่าวคือแกนโลกชั้นในอาจทั้งหมุนและเปลี่ยนแปลงรูปร่างในตัวมันเอง เรื่องราวที่น่าทึ่งเหล่านี้อาจดูเหมือนข้อมูลทางวิชากรที่มีไว้เพื่อผู้เชี่ยวชาญเท่านั้น แต่อันที่จริงแล้วผลลัพธ์นั้นมีความเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันของเรามากกว่าที่คิด
เนื่องจากการแข็งตัวของแกนโลกชั้นในนั้นเป็นตัวขับเคลื่อนหลัก ของการเคลื่อนตัวของความร้อนในแกนโลกชั้นนอกที่เป็นของเหลว ซึ่งก่อเกิดเป็นสนามแม่เหล็ก อย่างไรก็ตามไม่มีใครรู้ว่าแกนโลกชั้นในเริ่มแข็งตัวเมื่อใด หรือสนามแม่เหล็กอาจทำงานอย่างไรก่อนการแข็งตัวครั้งนั้น
“เราหวังว่าเราอาจใช้พื้นผิวแกนโลกชั้นใน โครงสร้าง และพลวัตรของแกนโลกเพื่อบอกเล่าบางอบ่างเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของส่วนที่ลึกที่สุดของโลกได้” บรูซ บัฟเฟตต์ (Bruce Buffett) นักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ กล่าว
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าอาจใช้เวลาหลายพันล้านปีกว่าที่แกนในจะเย็นตัวลงและแข็งตัว ซึ่งในตอนนี้ดูเหมือนว่ามันจะค่อย ๆ เย็นตัวลงอย่างช้า ๆ โดยดูดโลหะเหลวจากแกนชั้นนอกเข้ามาจนแกนทั้งหมดกลายเป็นหนึ่งเดียวกันในที่สุด
การเปลี่ยนแปลงนี้อาจสร้างความปั่นป่วนที่เป็นไปได้มากมายเกี่ยวกับกระบวนการใต้โลกทั้งหมด ซึ่งรวมถึงระบบภูเขาไฟและเส้นทางใต้ดิน แต่ก็ต้องใช้เวลาอีกนานเกินกว่าช่วงชีวิตของมนุษย์คนหนึ่งจะสังเกตการเปลี่ยนแปลงได้ ดั้งนั้นช่วงเวลานี้เราทำให้แค่เพียงศึกษาบ้านของเราให้ดีที่สุดและส่งต่อความรู้นั้นไปยังรุ่นต่อไป
“การเติบโตของแกนชั้นในมีบทบาทสำคัญในการสร้างสนามแม่เหล็กของโลก ซึ่งปกป้องเราจากรังสีดวงอาทิตย์ที่เป็นอันตราย” ดร. โยชิ มิยาซากิ (Yoshi Miyazaki) รองศาสตราจารย์จากภาควิชาธรณีวิทยาและดาวเคราะห์ศาสตร์จากมหาวิทยาลัยรัตเกอร์ส กล่าว
“โลกมีวิวัฒนาการตามช่วงเวลาทางธรณีวิทยา ดังนั้นการสังเกตการเปลี่ยนแปลงช่วงเวลารายปีจึงเป็นเรื่องที่น่าสนใจเสมอ เพราะช่วยให้เราเข้าใจพลวัตของแกนโลกได้ดีขึ้น”
สืบค้นและเรียบเรียง : วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ภาพ : Vadim Sadovski,Shutterstock
ที่มา