การบีบอัดแกน

แม้จะมีความยากลำบากในการทำงานภายใต้สภาวะที่รุนแรงในห้องแล็บ แต่ก็ยังเป็นวิธีเดียวที่จะค้นหาว่าเกิดอะไรขึ้นในหลาย ๆ แห่งของจักรวาล รวมทั้งพื้นดินใต้เท้าของผู้คน สำหรับนักธรณีวิทยาแล้ว การทดลองแรงดันสูงนั้นใกล้เคียงที่สุดเท่าที่พวกเขาจะเคยเดินทางสู่ใจกลางโลก และการศึกษาเรื่องความดันสูงล่าสุดแสดงให้เห็นว่ายังมีเรื่องน่าประหลาดใจอีกมากที่แฝงตัวอยู่ที่นั่น

ตัวอย่างเช่น เหล็กเป็นองค์ประกอบที่มีมาก

เป็นอันดับสี่ในเปลือกโลกและประกอบขึ้นเป็นแกนกลางของดาวเคราะห์เกือบทั้งหมด ทว่าขณะนี้นักวิจัยเพิ่งค้นพบสารประกอบเหล็กชนิดใหม่ทั้งหมด ประกอบด้วยธาตุเหล็ก 4 อะตอมและออกซิเจน 5 อะตอม และมีอยู่เฉพาะที่ความดันสูงเท่านั้น

Barbara Lavina จากมหาวิทยาลัยเนวาดา ลาสเวกัส และเพื่อนร่วมงานได้สังเคราะห์สารประกอบนี้ในเซลล์ทั่งเพชรโดยการบดสารประกอบต่างๆ ที่ทำจากเหล็ก คาร์บอน และออกซิเจน สารประกอบเริ่มแตกออกจากกัน และที่ประมาณ 100,000 บรรยากาศและ 1,800 เคลวิน (1,500 องศาเซลเซียส) คริสตัลชนิดใหม่ก็ปรากฏขึ้น

ออกไซด์ของเหล็กชนิดอื่นๆ มีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีการพบเห็นส่วนผสมทางเคมีเฉพาะนี้ “ฉันรู้สึกตื่นเต้น มากที่เขียนสูตร Fe4O5” Lavina ซึ่งรายงานปรากฏเมื่อวันที่ 18 ตุลาคมในProceedings of the National Academy of Sciences

การทำความเข้าใจรายละเอียดว่าอะตอมของเหล็กและออกซิเจนเชื่อมโยงกันอย่างไร อาจเผยให้เห็นคุณสมบัติที่สำคัญของอวัยวะภายในของโลก เช่น ความร้อนที่ไหลผ่านภายในดาวเคราะห์ แร่ธาตุหนึ่งที่สำคัญต่อการเปิดเผยรายละเอียดเหล่านี้คือ wüstite หรือ FeO ทีมงานอิสระที่มหาวิทยาลัยชิคาโกและมหาวิทยาลัยโอซาก้าในประเทศญี่ปุ่นเพิ่งบีบ wüstite และพบว่ามันนำไฟฟ้าที่ความดันและอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับที่พบในแกนนอกและชั้นผิวด้านล่างของดาวเคราะห์ ซึ่งเป็นชั้นที่อยู่เหนือแกนกลาง

ซองที่อุดมไปด้วย wüstite อาจมีอยู่ที่ขอบเขตของ core-mantle 

ซึ่งแร่อาจถ่ายเทความร้อนจากแกนกลางไปสู่ระดับความลึกที่ตื้นขึ้น Rebecca Fischer จากชิคาโกกล่าว เมทัลลิก FeO2 ยังช่วยอธิบายได้ว่าทำไมออกซิเจนละลายในโลหะได้ง่ายกว่าที่ความดันสูง เช่น ในแกนกลางของดาวเคราะห์ ทีมของ Fischer รายงานในจดหมายวิจัยธรณีฟิสิกส์ที่ กำลังจะเผยแพร่

โลกของการค้นพบความกดอากาศสูงยังขยายออกไปไกลกว่าโลก — ไปจนถึงดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะ และระบบดาวเคราะห์อื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แกนกลางของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์เป็น “วัตถุที่สำคัญที่สุดในระบบสุริยะที่เข้าถึงได้น้อยที่สุดแต่ในหลาย ๆ ด้าน” ฮิวจ์ วิลสัน นักเคมีดาวเคราะห์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ กล่าว การมีอยู่ของแกนกลางทำให้ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์รวมตัวกันรอบ ๆ พวกมัน แรงดึงดูดของก๊าซยักษ์ที่เสร็จสมบูรณ์แล้วช่วยกำหนดว่าระบบสุริยะที่เหลือจะเติบโตอย่างไร

ทว่านักวิทยาศาสตร์ยังไม่รู้มากนักเกี่ยวกับการก่อตัวของแกนดาวเคราะห์ยักษ์ โดยหลักการแล้ว พวกมันเกิดเป็นเศษหินและน้ำแข็งที่หมุนรอบดวงอาทิตย์แรกเกิดเริ่มมืดมัวเข้าหากัน มีขนาดใหญ่พอที่จะดึงดูดไฮโดรเจนและก๊าซฮีเลียมมารวมกันเป็นส่วนที่เหลือของโลก ทุกวันนี้ นักวิจัยไม่เห็นด้วยว่าแกนกลางนั้นใหญ่แค่ไหน เงื่อนไขที่มีอยู่ภายในแกนนั้นน้อยกว่ามาก

แนวคิดใหม่หนึ่งที่เกิดขึ้นจากการคำนวณทางทฤษฎีแรงดันสูงที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจน แสดงให้เห็นว่าแกนดาวเคราะห์ยักษ์กำลังค่อยๆ ละลายหายไป เมื่อเวลาผ่านไป น้ำแข็งที่เป็นน้ำในแกนของดาวพฤหัสบดีจะละลายในวัสดุที่อุดมด้วยไฮโดรเจนซึ่งหมุนวนอยู่ด้านบนเพื่อให้แกนกลางหดตัว Wilson และ Burkhard Militzer จาก Berkeley ก็เขียนไว้ในวารสารAstrophysical Journal “สิ่งที่เกิดขึ้นภายในดาวพฤหัสบดีนั้นซับซ้อนกว่าและเป็นเนื้อเดียวกันน้อยกว่าที่เคยถูกนำมาพิจารณาในรุ่นก่อนๆ” วิลสันกล่าว

งานนี้อาจทำให้กระจ่างถึงดาวเคราะห์ในระบบสุริยะอื่น ๆ ซึ่งนักดาราศาสตร์ได้เห็นเพียงทางอ้อมเท่านั้น ดาวเคราะห์นอกระบบที่รู้จักจำนวนมากมีมวลมากกว่าดาวพฤหัสบดี และภายในก็ร้อนกว่าด้วย แกนของดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านี้จะเริ่มกัดเซาะออกไปเร็วกว่าของดาวพฤหัสบดี Wilson กล่าว เป็นผลให้องค์ประกอบอาจหลุดออกจากแกนกลางและกลายเป็นส่วนผสมที่ดีในบรรยากาศที่เป็นก๊าซ อยู่มาวันหนึ่ง หากนักดาราศาสตร์บนโลกสามารถเห็นภาพชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบจากระยะไกลได้อย่างละเอียด พวกเขาอาจต้องพิจารณาถึงการผสมสารเคมีภายในเพื่อให้เข้าใจถึงสิ่งที่เห็นได้อย่างถูกต้อง

แนะนำ : รีวิวหนังไทย | คู่มือพ่อแม่มือใหม่ | แม่และเด็ก | เรื่องผี | แคคตัส กระบองเพชร