14
Sep
2022

มหาสมุทรภายในเสื้อคลุมมีผลต่อการอยู่อาศัยของโลกอย่างไร

แบบจำลองใหม่แนะนำ “ฝนปกคลุม” จากภายในชั้นปกคลุมของโลกเพื่อให้แน่ใจว่าเราจะมีพื้นผิวมหาสมุทรเสมอ

ที่ซ่อนอยู่ภายในโลก—ภายในหลายร้อยกิโลเมตรแรกใต้เปลือกโลก—มีมหาสมุทรอีกแห่ง น่าจะเป็นมหาสมุทรที่ใหญ่ที่สุดในโลก น้ำนี้ไม่ไหลในแอ่งน้ำขนาดใหญ่ ไม่มีปลาใดดิ่งลึก อันที่จริง มหาสมุทรนี้เป็นเพียงน้ำในความหมายที่หลวมที่สุด แตกออกเป็นไฮโดรเจนและอะตอมของออกซิเจน และผูกมัดทางเคมีกับหินโดยรอบ มหาสมุทรนี้อยู่ในคลัง หรือส่วนใหญ่ก็คือ

Denis Andrault และ Nathalie Bolfan-Casanova นักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัย Clermont Auvergne ในฝรั่งเศส ได้พัฒนาแบบจำลองใหม่ที่แสดงให้เห็นว่าน้ำนี้อยู่ในระหว่างการขนส่งมากกว่าที่เคยคิดไว้ เมื่อหินแข็งในเสื้อคลุม—ชั้นของดาวเคราะห์ระหว่างเปลือกโลกกับแกน—อิ่มตัวด้วยน้ำที่แยกตัวทางเคมี มันสามารถแปรสภาพเป็นของเหลวหลอมเหลวที่อุดมด้วยน้ำ เมื่อเป็นเช่นนั้น มันจะซึมกลับขึ้นไปที่เปลือกโลก นักวิจัยเรียกเสื้อคลุมนี้ว่าฝน

มากเท่ากับการหมุนเวียนของน้ำระหว่างชั้นบรรยากาศ ธารน้ำแข็ง ทะเลสาบ แม่น้ำ ชั้นหินอุ้มน้ำ และมหาสมุทร ส่งผลกระทบต่อระดับน้ำทะเล ปริมาณน้ำฝนที่มาก และความถี่ของความแห้งแล้ง การแลกเปลี่ยนน้ำระหว่างเสื้อคลุมกับพื้นผิวด้วย กำหนดความเป็นอยู่ของแผ่นดิน นักวิทยาศาสตร์รู้อยู่แล้วว่าน้ำสามารถลากลงไปที่เสื้อคลุมได้โดยการซับแผ่นเปลือกโลกและนำกลับมาที่พื้นผิวด้วยสิ่งต่างๆ เช่น การระเบิดของภูเขาไฟ ช่องระบายความร้อนด้วยไฮโดรเทอร์มอล และการสร้างเปลือกโลกใหม่ที่ศูนย์กลางการแพร่กระจายของมหาสมุทร หากวัฏจักรของน้ำลึกระหว่างเสื้อคลุมและพื้นผิวอยู่ในสมดุล ระดับน้ำทะเลของโลกจะคงที่ หากไม่เป็นเช่นนั้น โลกของเราสามารถดำรงอยู่เป็นอะไรก็ได้ตั้งแต่มหาสมุทรโลกที่เป็นเอกพจน์ไปจนถึงโลกที่ผึ่งให้แห้ง

ความสามารถในการอยู่อาศัยของโลกได้รับประโยชน์อย่างมากจากข้อเท็จจริงที่ว่าระดับน้ำทะเลของโลกยังคงค่อนข้างคงที่เป็นเวลาหลายพันล้านปี อย่างไรก็ตาม จากการศึกษาก่อนหน้านี้ของเสื้อคลุม มันอาจจะแตกต่างกันมาก การประมาณโดยอิงจากกลศาสตร์ที่เข้าใจกันก่อนหน้านี้ของวัฏจักรน้ำลึกแนะนำว่าเกือบสองเท่าของการนำน้ำเข้าไปในเสื้อคลุมเมื่อปล่อยกลับสู่ผิวน้ำ

“มีชั้นใต้ผิวน้ำประมาณ 410 กิโลเมตรที่สามารถกักเก็บน้ำได้มาก” Andrault กล่าว ความเข้าใจที่แพร่หลายกล่าวว่าน้ำควรอยู่ที่นั่นตลอดไป เขากล่าว หากเป็นกรณีนี้ น้ำผิวดินของโลกก็จะลดลงอย่างช้าๆ โดยถูกกักขังอยู่ในเสื้อคลุม

แต่นั่นคือสิ่งที่ฝนเสื้อคลุมเข้ามา

ในการศึกษาของพวกเขา Andrault และ Bolfan-Casanova แสดงให้เห็นว่าฝนปกคลุมอาจเพียงพอที่จะรักษาวัฏจักรของน้ำลึกให้สมดุล

เพื่อที่จะค้นพบฝนที่ปกคลุม นักวิจัยได้พิจารณาว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อแผ่นหินและน้ำที่มีหินปกคลุมจมลึกลงไปในเสื้อคลุม พวกเขาพบว่าเมื่อมันลงมา อุณหภูมิและแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นทำให้หินละลายและปล่อยน้ำออกมา

Andrault กล่าวว่า “การหลอมเหลวเป็นเหมือนของเหลวข้นหนืด” “ลองนึกภาพเม็ดทรายที่เหนียวนุ่มซึ่งติดกาวระหว่างกันด้วยโคลน—โคลนคือฝนที่ปกคลุมอยู่”

เมื่อหินละลายมากขึ้น และเมื่อน้ำถูกปลดปล่อยออกจากหินมากขึ้น การละลายนี้จะเบาพอที่จะเริ่มลอยได้ น้ำจะจับกับแร่ธาตุในเสื้อคลุมด้านบนและลดจุดหลอมเหลวของแร่ธาตุ ทำให้เกิดการหลอมเหลวมากขึ้นซึ่งจะปล่อยน้ำออกมามากขึ้น และวัฏจักรจะดำเนินต่อไป

โยชิโนริ มิยาซากิ นักวิทยาศาสตร์ด้านโลกและดาวเคราะห์ที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาวิจัยกล่าวว่า Andrault และ Bolfan-Casanova ซึ่งเป็นแบบจำลองของฝนปกคลุม “แสดงให้เห็นว่าอาจมีวิธีอื่นในการขนส่งน้ำไปยังพื้นผิวนอกเหนือจาก การพาความร้อนระดับโลกของเสื้อคลุมนั่นเอง”

“โดยทั่วไปน้ำไม่ชอบอยู่ในระยะหิน” มิยาซากิกล่าว “มันจะหนีไปสู่ระยะหลอมเหลวและซึมขึ้นไปอย่างมีความสุข” Andrault กล่าวว่าจำเป็นต้องมีการทำงานมากขึ้นเพื่อให้เข้าใจถึงขอบเขตที่น้ำไหลออกมาในลักษณะนี้

แบบจำลองฝนปกคลุมยังบอกด้วยว่าขณะนี้มีมวลมหาสมุทรหนึ่งก้อนในเสื้อคลุมชั้นบน “เมื่อรวมกับมหาสมุทรบนพื้นผิว” Andrault กล่าว “สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าจะมีน้ำอยู่บนผิวโลกเสมอ”

“เรายังมีอะไรอีกมากมายให้เรียนรู้เกี่ยวกับวัฏจักรของน้ำลึก” มิยาซากิกล่าว “แต่ข้อเท็จจริงประการหนึ่งก็คือ มันได้ทำงานในลักษณะที่น่าทึ่งเพื่อรักษาระดับน้ำทะเลเฉลี่ยของโลกให้คงที่ตลอด 500 ล้านปีที่ผ่านมา และอาจนานกว่านั้น เพื่อรักษาสภาพแวดล้อมที่น่าอยู่ให้ชีวิตดำเนินต่อไป”

หน้าแรก

Share

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published.