อุณหภูมิทั่วเปลือกโลกสูงกว่าที่เคยคิดไว้ประมาณ 60 องศาเซลเซียส การทดลองใหม่ชี้ให้เห็น นักธรณีฟิสิกส์รายงานใน วารสารวิทยาศาสตร์ 3 มีนาคมว่า อุณหภูมิที่ร้อนจัดดังกล่าวจะทำให้เสื้อคลุมไหลลื่นกว่าที่เคยแนะนำ ซึ่งเป็นการพัฒนาที่สามารถช่วยอธิบายรายละเอียดว่าแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนตัวไปบนเสื้อคลุมได้อย่างไร
“นักวิทยาศาสตร์ได้โต้เถียงกันเรื่องอุณหภูมิเสื้อคลุมมานานหลายทศวรรษ”
ผู้เขียนร่วมการศึกษา Emily Sarafian นักธรณีฟิสิกส์จากสถาบัน Woods Hole Oceanographic Institution ในแมสซาชูเซตส์และที่ MIT กล่าว “นักวิทยาศาสตร์จะโต้แย้งการเปลี่ยนแปลง 10 องศา ดังนั้นการเปลี่ยนแปลง 60 องศาจึงเป็นการกระโดดครั้งใหญ่”
เสื้อคลุมที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่ตั้งอยู่ระหว่างเปลือกโลกและแกนกลางของโลก และมีสัดส่วนประมาณ 84 เปอร์เซ็นต์ของปริมาตรโลก ความร้อนจากเสื้อคลุมทำให้เกิดการปะทุของภูเขาไฟและทำให้เกิดการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก แต่การใช้อุณหภูมิของเสื้อคลุมนั้นยากกว่าการทิ้งเทอร์โมมิเตอร์ลงในรู
นักวิทยาศาสตร์รู้จากเส้นทางของคลื่นแผ่นดินไหวและจากการวัดว่าประจุไฟฟ้าเคลื่อนตัวผ่านโลกอย่างไรว่าเขตแดนในเสื้อคลุมมีอยู่สองสามสิบกิโลเมตรใต้พื้นผิวโลก เหนือขอบเขตนั้น เสื้อคลุมหินสามารถเริ่มละลายบนผิวน้ำได้ นักวิทยาศาสตร์ยังสามารถกำหนดอุณหภูมิการหลอมละลายของชั้นหินได้ด้วยการเลียนแบบสภาวะที่รุนแรงในโลกลึก – การบีบและทำให้เศษเสื้อคลุมร้อนที่ปะทุจากภูเขาไฟใต้ทะเลหรือหินที่คล้ายกันที่สังเคราะห์ขึ้นในห้องปฏิบัติการ จากข้อเท็จจริงทั้งสองนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ประมาณการว่าอุณหภูมิที่ความลึกของขอบเขตใต้มหาสมุทรของโลกอยู่ที่ประมาณ 1314° C ถึง 1464° C เมื่อปรับให้เข้ากับความดันพื้นผิว
แต่การปรากฏตัวของน้ำในชิ้นส่วนเสื้อคลุมที่รวบรวมไว้
ซึ่งส่วนใหญ่เป็นหินเพอริโดไทต์ ซึ่งประกอบเป็นชั้นบนสุด ทำให้เกิดปัญหาในการคำนวณของนักวิจัย น้ำสามารถลดจุดหลอมเหลวของเพอริโดไทต์ได้อย่างมาก แต่นักวิจัยไม่สามารถป้องกันไม่ให้ปริมาณน้ำเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป ในการทดลองครั้งก่อน นักวิทยาศาสตร์พยายามทำให้ตัวอย่างเพอริโดไทต์แห้งสนิท จากนั้นจึงแก้ไขระดับน้ำแมนเทิลที่วัดได้ด้วยตนเองในการคำนวณ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถบอกได้อย่างแน่ชัดว่าตัวอย่างเหล่านั้นไม่มีน้ำหรือไม่
ความยากลำบากในการวัดผลเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าเพอริโดไทต์เป็นส่วนผสมของแร่ธาตุโอลีวีนและไพร็อกซีน และเมล็ดแร่มีขนาดเล็กเกินไปที่จะทดลองแยกกัน Sarafian และเพื่อนร่วมงานเอาชนะความท้าทายนี้ด้วยการใส่ลูกโอลีวีนบริสุทธิ์ทรงกลมที่มีขนาดใหญ่พอที่จะศึกษาตัวอย่างเพอริโดไทต์สังเคราะห์ ทรงกลมเหล่านี้แลกเปลี่ยนน้ำกับเพอริโดไทต์ที่อยู่รอบๆ จนกระทั่งมีความชื้นเท่ากัน จึงสามารถนำไปใช้ในการวัดปริมาณน้ำได้
เมื่อใช้เทคนิคนี้ นักวิจัยพบว่าเพอริโดไทต์ “แห้ง” ที่ใช้ในการทดลองครั้งก่อนไม่แห้งเลย อันที่จริง ปริมาณน้ำตรงจุดสำหรับความชื้นที่แท้จริงของเสื้อคลุม “โดยสมมติว่าตัวอย่างแห้ง แล้วแก้ไขปริมาณน้ำที่ปกคลุม แสดงว่าคุณกำลังแก้ไขมากเกินไป” Sarafian กล่าว
การทดลองใหม่นี้ชี้ให้เห็นว่า หากปรับให้เข้ากับแรงกดที่พื้นผิว ตัวอย่างเช่น เสื้อคลุมใต้มหาสมุทรแปซิฟิกตะวันออกซึ่งมีแผ่นเปลือกโลกสองแผ่นแยกจากกัน จะอยู่ที่ประมาณ 1410° เพิ่มขึ้นจาก 1350 ° เสื้อคลุมที่ร้อนกว่าจะมีความหนืดน้อยกว่าและอ่อนตัวได้มากกว่า Sarafian กล่าว นักวิทยาศาสตร์รู้สึกงุนงงมานานแล้วเกี่ยวกับลักษณะเฉพาะบางประการของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก เช่น เสื้อคลุมที่ต้านทานการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกที่อยู่เหนือได้มากน้อยเพียงใด ความต้านทานนั้นขึ้นอยู่กับส่วนผสมของหิน อุณหภูมิ และการละลายของหินที่ขอบระหว่างชั้นทั้งสอง ( SN: 3/7/15, p. 6 ) ความรู้ใหม่นี้สามารถให้ข้อมูลที่ถูกต้องมากขึ้นแก่นักวิจัยเกี่ยวกับรายละเอียดเหล่านั้น
อุณหภูมิที่แก้ไขนั้นมีไว้สำหรับขอบเขตการหลอมละลายในเสื้อคลุมเท่านั้น ดังนั้น “มันไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมด” Paul Asimow นักธรณีวิทยาของ Caltech ผู้เขียนมุมมองเกี่ยวกับการวิจัยในฉบับเดียวกันของScienceกล่าว เขาเห็นด้วยว่างานของทีมให้ค่าประมาณอุณหภูมิที่ปรับแล้วสูงขึ้นและแม่นยำยิ่งขึ้น แต่เขาไม่คิดว่านักวิจัยควรถือว่าอุณหภูมิที่อื่นในเสื้อคลุมจะเพิ่มขึ้นในปริมาณที่ใกล้เคียงกัน “ฉันไม่แน่ใจเกี่ยวกับเรื่องนั้น” เขากล่าว “เราต้องทดสอบอุณหภูมิของเสื้อคลุมเพิ่มเติม”
credit : sandpointcommunityradio.com sanfordriverwalk.org sarongpartyfrens.com secondladies.net sekacka.info
