แกนหลอมเหลวสร้างสนามแม่เหล็กของโลก เว็บสล็อตใหม่ล่าสุด แตกง่าย ซึ่งปกป้องชีวิตอย่างที่เราทราบ BY เลโต ซาปูนาร์ | เผยแพร่เมื่อ 13 มกราคม 2022 16:00 น
ศาสตร์
ช่องว่าง
ดาวเคราะห์นอกระบบที่มีเสื้อคลุมและแกนเปิดออก
ภาพตัดขวางของดาวเคราะห์นอกระบบซุปเปอร์เอิร์ธเผยให้เห็นเสื้อคลุมและแกนกลาง ห้องเป้าหมายของ National Ignition Facility ถูกซ้อนทับบนเสื้อคลุม จอห์น เจ็ตต์, LLNL
ผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science ระบุว่าแกนหลอมเหลวของดาวเคราะห์นอกระบบที่เป็นหินขนาดใหญ่ควรคงความร้อนได้นานกว่าภายในโลกขนาดเล็ก นั่นเป็นข่าวดีสำหรับนักสำรวจอวกาศ เพราะแกนหลอมเหลวอาจมีความจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตเพื่อพัฒนาบนดาวเคราะห์ดวงนี้
การกำหนดคุณลักษณะของดาวเคราะห์
นอกระบบนี้จำเป็นต้องมีการทดลองกับเลเซอร์ขนาดยักษ์และเศษเหล็กที่บางอย่างไม่น่าเชื่อซึ่งอยู่ภายใต้แรงกดดันที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน “เราพบดาวเคราะห์จำนวนมาก และ [หนึ่งใน] คำถามสำคัญที่ผู้คนมีคือ: ดาวเคราะห์เหล่านี้มีศักยภาพที่จะอยู่อาศัยได้หรือไม่ Rick Krausนักฟิสิกส์จาก Lawrence Livermore National Laboratory ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษากล่าว
ในการตอบคำถามนี้ ปกติแล้วนักวิจัยไม่ได้เริ่มคิดเกี่ยวกับแกนกลางของดาวเคราะห์ แต่พวกเขาถามว่าดาวเคราะห์อยู่ห่างจากดาวฤกษ์ของมันพอสมควรหรือมีน้ำหรือไม่ แต่ Kraus และทีมของเขาต้องการค้นหาวิธีอื่นๆ ในการแยกแยะว่าดาวเคราะห์นั้นสามารถอยู่อาศัยได้หรือไม่
พวกเขาสำรวจความสามารถของดาวเคราะห์ในการสร้างสนามแม่เหล็กซึ่งเป็นสนามแม่เหล็กที่ปกป้องมันจากรังสีดวงอาทิตย์เช่นเดียวกับที่โลกทำเพื่อเราในฐานะที่เป็นหน้าต่างสู่การอยู่อาศัยได้ Kraus กล่าว ชีวิตอย่างที่เราทราบคงเป็นไปไม่ได้หากไม่มีสนามแม่เหล็กของโลก
สนามแม่เหล็กเป็นผลมาจากแกนของดาวเคราะห์ที่หลอมละลาย โลกมีแกนกลางที่ประกอบด้วยเหล็กเป็นส่วนใหญ่ แบ่งออกเป็นแกนในที่เป็นของแข็งและแกนนอกที่เป็นของเหลว สนามแม่เหล็กของโลกเกิดจากการพาความร้อนของเหล็กเหลว ซึ่งหมายถึงการที่มันหมุนไปอย่างไร พื้นที่ของเหลวที่เย็นกว่าและหนาแน่นกว่าจะจมลงสู่ก้นบึ้ง ในขณะที่ส่วนที่ร้อนกว่าจะลอยขึ้นราวกับขี้ผึ้งในตะเกียงลาวา
การศึกษาแกนกลางของดาวเคราะห์นอกระบบในห้องปฏิบัติการนั้นทำได้ยาก เนื่องจากมีสองสามวิธีที่จะสร้างแรงกดดันและอุณหภูมิที่รุนแรงเช่นนี้ นี่เป็นการทดลองครั้งแรกในการวัดอุณหภูมิหลอมเหลวของเหล็กที่แรงดันเกินในแกนโลก Kraus กล่าว เพื่อให้บรรลุถึงขีดสุดเหล่านี้ ทีมงานจำเป็นต้องมีเลเซอร์ขนาดใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งNational Ignition Facilityในห้องทดลองแห่งชาติ Lawrence Livermore ซึ่งมีเลเซอร์ขนาดใหญ่เป็นพิเศษ
ในการทดลอง เลเซอร์เหล่านั้นได้ทำลายตัวอย่าง
เหล็กหลายชั้น ชั้นของเบริลเลียม ธาตุโลหะ และตัวกรองบางตัวสร้าง “แซนวิช” เหล็กที่บางเฉียบ ขณะที่ชิ้นส่วนของลิเธียมฟลูออไรด์โปร่งใสประกอบขึ้นอีกครึ่งหนึ่ง Kraus กล่าว ชั้นเบริลเลียมชั้นนอกร้อนขึ้นหลายพันองศาใน “เสี้ยวหนึ่งในพันล้านวินาที” เขากล่าว และด้านนั้นของแซนวิชปรุงเป็นพลาสมา จากนั้นพลาสมาขยายตัว ทำให้เกิดคลื่นกระแทกรุนแรงเข้าไปในตัวอย่าง
[ที่เกี่ยวข้อง: ดาวเสาร์มีแกนเฉอะแฉะและวงแหวนที่กระดิก ]
กระบวนการนี้จำลองสภาวะที่ส่วนหนึ่งของเหล็กร้อนจะประสบเมื่อเคลื่อนลงมาผ่านแกนกลางที่หลอมละลายของดาวเคราะห์ Peter Driscoll นักธรณีฟิสิกส์จาก Carnegie Science ซึ่งเป็นผู้จำลองแกนกลางของโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่น บอกว่า “คุณตกใจมาก” และไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้ กล่าวเสริมว่านี่เป็นกระบวนการที่ยากต่อการศึกษา มันทำลายตัวอย่าง ดังนั้นผู้ทดลองต้องรวบรวมข้อมูลของพวกเขาในครั้งเดียว กระบวนการสร้าง “จุดข้อมูลสองสามจุด” เขากล่าว แต่ “การทดลองประเภทนี้มีค่ามาก”
เมื่อตัวอย่างมีความดันสูงสุด เครื่องมืออีกชิ้นทดสอบว่าเหล็กนั้นยังคงเป็นของแข็งหรือของเหลวในช่วงเวลาสำคัญ เพื่อช่วยให้นักวิจัยเข้าใจพฤติกรรมของเหล็กที่ความดันและอุณหภูมิสูงเหล่านี้
ทีมงานพบว่า “เมื่อคุณเพิ่มแรงดัน อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว” เคราส์กล่าว สำหรับดาวเคราะห์นอกระบบ นั่นหมายถึงยิ่งพวกมันมีขนาดใหญ่เท่าไหร่ แกนของพวกมันก็จะยิ่งใช้เวลานานขึ้นในการแข็งตัว ซุปเปอร์เอิร์ธที่มีมวล 4-6 เท่าของมวลโลกจะใช้เวลานานที่สุด เขากล่าว ทีมงานประเมินว่าจะใช้เวลารวม 6 พันล้านปีกว่าแกนโลกจะแข็งตัว ในขณะที่แกนในดาวเคราะห์นอกระบบขนาดใหญ่ที่มีองค์ประกอบคล้ายคลึงกันกับโลกน่าจะใช้เวลานานกว่าถึง 30 เปอร์เซ็นต์
Kraus กล่าวว่า “แม้ว่ามันอาจจะฟังดูเป็นสัญชาตญาณก็ตาม”
การวัดการละลายของเหล็กในสภาวะที่รุนแรงนั้นสำคัญมาก เพราะจะบอกคุณว่าแกนของดาวเคราะห์จะแข็งตัวหรือไม่และอย่างไร Driscoll กล่าว แม้แต่ที่เส้นแบ่งระหว่างแกนในที่เป็นของแข็งของโลกกับแกนนอกที่เป็นของเหลว นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าอุณหภูมิคืออะไร แม้ว่าประมาณการว่าจะอยู่ใกล้พื้นผิวดวงอาทิตย์ที่ประมาณ 10,000 องศาฟาเรนไฮต์
ปัญหาหนึ่งของการคาดการณ์ผลลัพธ์เหล่านี้ไปยังดาวเคราะห์นอกระบบคือซุปเปอร์เอิร์ธเหล่านี้สามารถมีธาตุอื่นที่ไม่ใช่เหล็กในแกนกลางของพวกมัน ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิหลอมเหลวของพวกมันเปลี่ยนไปโดยไม่ทราบจำนวน Driscoll กล่าว นอกจากนี้ยังเป็นเรื่องยากที่จะคาดเดาว่าดาวเคราะห์นอกระบบเย็นลงอย่างไร เนื่องจากชั้นหินร้อนที่อยู่รอบๆ แกนกลาง มีบทบาทอย่างมากในการทำให้แกนเย็นลงได้เร็วเพียงใด และเสื้อคลุมของดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านี้สามารถทำจาก “อะไรก็ได้” เขากล่าว
ดริสคอลล์กล่าวว่าวีนัสเป็นตัวอย่างที่ดีของการตัดการเชื่อมต่อนี้ บนกระดาษองค์ประกอบของมันคล้ายกับโลกมาก แต่ไม่มีสนามแม่เหล็กและการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก
ปัจจัยอื่นๆ สามารถตัดสินได้ว่าสนามแม่เหล็กจะเกิดขึ้นหรือไม่ เช่น วัสดุในแกนกลางปล่อยให้ความร้อนหรือไฟฟ้าไหลผ่านได้ดีเพียงใด แต่ลักษณะเหล่านี้วัดได้ยาก แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ของโลกก็ประสบความสำเร็จในการวัดการไหลของความร้อนผ่านแกนโลกในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาเท่านั้น ถึงกระนั้น Driscoll กล่าวว่านั่นจะเป็น “สิ่งต่อไปที่ต้องทำ”
การแก้ไขวันที่ 21 มกราคม พ.ศ. 2565: บทความนี้ระบุไว้ก่อนหน้านี้ว่าการทดลองนี้เป็นครั้งแรกที่ใช้เหล็กที่ความดันเกินแกนโลก อันที่จริง เป็นครั้งแรกในการวัดจุดหลอมเหลวของเหล็กที่ความดันเหล่านั้น เว็บสล็อตใหม่ล่าสุด และ สล็อตแตกง่าย
