แกนกลางของโลกเป็นเครื่องยนต์ขนาดยักษ์ที่ขับเคลื่อนด้วยความร้อน ซึ่งขับเคลื่อนโดยพลังงานที่เหลือจากการชนของจักรวาลเป็นหลัก เช่น เครื่องยนต์ที่ก่อตัวดวงจันทร์เมื่อประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อน ในขณะที่ดาวเคราะห์ค่อยๆ เย็นตัวลง ความร้อนดั้งเดิมนี้จะไหลผ่านชั้นนอกของของเหลวที่ล้อมรอบแกนด้านในที่เป็นของแข็ง พลังงานความร้อนบางส่วนสามารถถ่ายเทได้อย่างอิสระจากอะตอมหนึ่งไปยังอะตอมผ่านการนำ วัสดุจะยังคงอยู่กับที่ในขณะที่ความร้อนไหลผ่าน เช่น กระทะเหล็กหล่อที่อุ่นบนเตาตั้งพื้น เมื่อความร้อนที่ไหลผ่านวัสดุมีมากกว่าที่วัสดุสามารถจัดการผ่านการนำความร้อนได้ หย่อมที่อุ่นกว่าก็สามารถลอยขึ้นได้เหมือนกับอากาศร้อนในบอลลูนลมร้อน ทำให้เกิดการพาความร้อน ในการพาความร้อน ตัววัสดุจะเคลื่อนที่เอง
การพาความร้อนนี้จะทำให้เหล็กหลอมเหลวหมุนวนในแกนชั้นนอก
ของเหลวที่ไหลลื่นทำหน้าที่เป็นไดนาโม ( SN: 5/18/13, p. 26 ) ภายในสนามแม่เหล็กที่มีอยู่ ไดนาโมทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าในเหล็กไหล การกระทำนี้สร้างสนามแม่เหล็กของตัวเองซึ่งเสริมความแข็งแกร่งและค้ำจุนสนามเดิม หากความร้อนไหลผ่านการนำมากกว่าการพาความร้อนแบบกวนเหล็ก ไดนาโมจะอ่อนตัวลงและสนามแม่เหล็กจะลดลง
เมื่อห้าปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์คิดว่าเหล็กในแกนชั้นนอกของโลกส่งความร้อนส่วนสำคัญผ่านการพาความร้อน ในปี 2012 ทุกอย่างเปลี่ยนไปอย่างกะทันหัน กลุ่มวิจัยหลายกลุ่มเสนออย่างอิสระว่าความร้อนในแกนกลางเคลื่อนผ่านการนำไฟฟ้ามากขึ้น ในอัตราประมาณ 150 ถึง 250 วัตต์ต่อเมตรต่อเคลวิน (ค่าการนำไฟฟ้าแสดงจำนวนวัตต์ของพลังงานความร้อนที่จะไหลผ่านลูกบาศก์ขนาด 1 เมตร โดยมีความแตกต่างของอุณหภูมิ 1 เคลวินระหว่างสองด้านตรงข้ามกัน) ค่าการนำไฟฟ้านั้นมีค่าประมาณสามเท่าคือ 46 ถึง 63 W/(m•K) นักวิทยาศาสตร์เคยใช้มาก่อน ด้วยค่าการนำไฟฟ้าที่สูงเช่นนี้ การพาความร้อนในแกนกลางจะอ่อนแอ หากมีเลย สนามแม่เหล็กมีปัญหา
“นั่นเป็นเพียงคำแถลงที่น่าตกใจ” ดริสคอลล์กล่าว “
เป็นเรื่องยากที่จะเห็นการกระโดดอย่างมีประสิทธิภาพในชั่วข้ามคืนด้วยปัจจัยสาม” สนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งซึ่งขับเคลื่อนด้วยการพาความร้อนเพียงอย่างเดียวดูเหมือนจะไม่น่าเป็นไปได้ในทันใด
อุ่นเครื่อง
อี. ออตเวลล์
ความร้อนไหลผ่านแกนนอกที่เป็นของเหลวของโลกโดยทั้งการนำและการพาความร้อน ในระหว่างการนำ (ด้านบน) ความร้อน (สีแดง) จะกระโดดระหว่างอะตอมที่อยู่กับที่ ในการพาความร้อน (ด้านล่าง) หย่อมร้อนจะลอยขึ้นเหมือนก้อนหลอมเหลวในตะเกียงลาวาและหย่อมเย็น (สีน้ำเงิน) ตกลงมา การเคลื่อนไหวทำให้เหล็กในแกนนอกที่เป็นของเหลวและช่วยสร้างสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์
โชคดีสำหรับรูปแบบชีวิตสมัยใหม่ส่วนใหญ่ การพาความร้อนไม่ใช่วิธีเดียวที่จะขับเคลื่อนไดนาโม เมื่อโลกเย็นตัวลง เหล็กในแกนเริ่มแข็งจากภายในสู่ภายนอก แกนภายในที่เป็นของแข็งในปัจจุบันเติบโตขึ้นมากถึง 6,000 เมตริกตันต่อวินาที ธาตุที่เบากว่า เช่น ออกซิเจนและกำมะถันที่ผสมกับเหล็กที่แข็งตัวถูกขับออกสู่แกนชั้นนอก การลอยตัวขององค์ประกอบที่ถูกขับออกไปช่วยปั่นแกนด้านนอกและทำให้ไดนาโมทำงาน จนถึงตอนนี้ แกนกลางเพียงประมาณ 4 เปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่ถูกแช่แข็ง ทำให้มีพลังงานเหลือเฟือที่จะรักษาสนามแม่เหล็กให้คงอยู่ได้นานหลายพันล้านปี
แม้ว่าอนาคตของสนามแม่เหล็กจะถูกนำมาใช้ แต่อดีตก็ยังคงสร้างปัญหา ค่าการนำไฟฟ้าในปี 2555 ประมาณการว่าแกนชั้นในเริ่มแข็งตัวภายในเวลาประมาณ 1 พันล้านปีที่ผ่านมาเท่านั้น ก่อนหน้านั้น การพาความร้อนที่เฉื่อยในแกนกลางอาจทำให้เกิดสนามแม่เหล็กอ่อนได้เท่านั้น
ทว่าบันทึกเพลงร็อคแสดงให้เห็นเป็นอย่างอื่น ในเดือนกรกฎาคม นักธรณีฟิสิกส์ John Tarduno แห่งมหาวิทยาลัย Rochester ในนิวยอร์กและเพื่อนร่วมงานได้นำเสนอบันทึกสนามแม่เหล็กโลกที่เก่าแก่ที่สุด ใน Science โดยการวัดสิ่งเจือปนทางแม่เหล็กที่ฝังอยู่ภายในคริสตัลของออสเตรเลียโบราณ นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กที่ค่อนข้างทรงพลัง ซึ่งมี ความแปรผันระหว่างประมาณ 12 ถึง 100 เปอร์เซ็นต์ของความแรงในปัจจุบันที่ห่อหุ้มโลกไว้เมื่อประมาณ 4.2 พันล้านถึง 3.3 พันล้านปีก่อน
ประวัติแม่เหล็กของโลกตั้งแต่วันแรกนั้นก็สับสนเหมือนกัน นักธรณีฟิสิกส์คาดว่าความแรงของสนามจะเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันเมื่อองค์ประกอบที่เบากว่าออกจากแกนในเริ่มกวนไดนาโมในรูปแบบใหม่ “คุณมีแหล่งพลังงานใหม่นี้” ปีเตอร์ โอลสัน นักธรณีฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ กล่าว “คุณกำลังเสียบไดนาโมเข้ากับเต้ารับ 240 โวลต์แทนที่จะเป็นเต้ารับ 120 โวลต์ – คุณควรเห็นผลนั้น” แต่ไม่มีการกระโดดดังกล่าวในข้อมูล เขากล่าว ในบทความเรื่องScience ปี 2013 Olson ได้ตั้งชื่อให้ไดนาโมเหล่านี้ว่า: core paradoxใหม่ เขาเขียนว่าทฤษฎีกระแสหลักและประวัติศาสตร์ของสนามแม่เหล็กโลกไม่ตรงกัน
อย่างไรก็ตาม เอกสารปี 2012 ที่สร้างความขัดแย้งนั้นไม่ใช่คำสุดท้ายเกี่ยวกับการนำไฟฟ้าของแกนโลก อุณหภูมิในหัวใจของดาวเคราะห์สามารถสูงถึง 6,000 องศาเซลเซียส และความกดอากาศสามารถเกิน 3 ล้านเท่าของความกดอากาศที่ระดับน้ำทะเล หากไม่มีการเดินทางสู่ใจกลางโลกใน ชีวิตจริง ไม่มีทางที่จะรวบรวมการวัดโดยตรงได้ และในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถวัดค่าการนำไฟฟ้าที่แม่นยำสำหรับสภาวะที่รุนแรงเช่นนี้ในห้องปฏิบัติการได้ โดยปกติแล้ว การทดลองจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า ซึ่งต่ำกว่าประมาณ 1,700 องศา ผลลัพธ์จากสภาวะที่ค่อนข้างปานกลางเหล่านี้จะถูกคาดการณ์ถึงสภาวะที่พบในแกนกลาง
credit : norpipesystems.com bisyojyosenka.com ronaldredito.org shortstoryoflifeandstyle.com legendaryphotos.net glimpsescience.net themooseandpussy.com balkanmonitor.net syntagma7.org sierracountychamber.net
