เจาะลึกผ่าโลก ดู ‘แก่นโลก’ หยุดหมุนหรือไม่ มีผลกระทบอะไรบ้าง
การรายงานข่าวผลวิจัยจากนักวิทยาศาสตร์ออกมาบอกว่า 'แก่นโลก' ได้หยุดหมุนแล้ว ต่อด้วยเหตุการณ์แผ่นดินไหวครั้งใหญ่ ทำให้เราต้องมาทำความรู้จักกับ ‘โลก’ ของเราให้มากขึ้น
ตั้งแต่ที่ ‘โลก’ ได้กำเนิดขึ้น มีแผ่นดินไหวมาแล้วหลายครั้ง แต่ครั้งล่าสุด ที่ตุรเคียและซีเรีย มีผู้เสียชีวิตมากถึง 40,000 กว่าคน ด้วยตำแหน่งของประเทศตั้งอยู่บนเปลือกโลก 3 แผ่นบนรอยเลื่อนขนาดใหญ่ ที่มีการเคลื่อนตัว
ก่อนที่จะเกิดแผ่นดินไหว มีรายงานข่าวผลวิจัยล่าสุดจากวารสาร Nature Geoscience โดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยปักกิ่งพบสัญญาณว่า 'แก่นโลก' ชั้นในหยุดหมุน และ ‘เปลี่ยนทิศในการหมุน’
- โลกของเราตอนนี้แท้จริงแล้วเป็นอย่างไร
ผศ.ดร.ภูวิศ อมาตยกุล ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวในงานเสวนา ‘ไขความลับแก่นโลก’ ที่ ห้องประชุม k102 มหาวิทยาลัยมหิดล วันที่ 17 กุมภาพันธ์ 2566 ว่า
"ในการศึกษาโครงสร้าง ถ้าเป็นทางการแพทย์ จะใช้วิธี CT Sacn (ฉายรังสี X-Rayผ่านอวัยวะนั้น ๆ ) แต่กับโลก เราไม่สามารถทำอย่างนั้นได้ เราผ่าโลกไม่ได้
เราต้องใช้ ‘ธรณีฟิสิกส์’ ศึกษา ตั้งแต่ระดับพื้นผิวเปลือกโลกไปถึงการแบ่งโลกเป็นชั้นเปลือกโลก, ชั้น Mantle, แก่นโลกชั้นนอก, แก่นโลกชั้นใน แล้วใช้ 'วิทยาแผ่นดินไหว' (seismology) และใช้คลื่นแม่เหล็กช่วยศึกษา"
- 'สนามแม่เหล็ก' มาช่วยศึกษาโลกได้อย่างไร
ดร.ธวัช รุ่งอรุณวรรณ บริษัท เพิร์ลอี ธรณีฟิสิกส์ จำกัด กล่าวว่า สนามแม่เหล็กของโลก มันจะเป็นเส้น ๆ ออกมาจากขั้วเหนือแล้วก็ขั้วใต้
"จากแก่นโลกชั้นนอก (Outer Core) ที่เป็นของเหลว มีการไหลเวียน ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นมา ส่วนแก่นโลกชั้นใน (Inner Core) เป็นของแข็ง มีพระอาทิตย์ส่ง Solar wind มากระทบกับสนามแม่เหล็กโลก ก่อให้เกิดสัญญาณต่าง ๆ
เราก็ใช้คลื่นสนามแม่เหล็กนี้ส่งเข้าไปในพื้นโลก แล้วโลกก็สร้างคลื่นชนิดเดียวกันส่งกลับขึ้นมา ทำให้เราเห็นโลกได้ลึกขึ้น
ในสมัยก่อนเวลาเดินเรือจะใช้สนามแม่เหล็กช่วยดูทิศทาง ทำให้มีสถานีวัดสนามแม่เหล็กโลกตั้งอยู่ที่ยุโรปมากมาย
ในประเทศไทย สถาบันวิจัยแผ่นดินไหวในโตเกียวได้มาศึกษาเรื่องสนามแม่เหล็กบริเวณมหาสมุทรแปซิฟิก ร่วมกับ ม.มหิดล ในปี 2009 ทำให้เรามีสถานีวัดสนามแม่เหล็กอยู่ที่ จ.กาญจนบุรี"
- แก่นโลกหยุดหมุนไปแล้ว จริงไหม?
อาจารย์ ดร.สุทธิพงษ์ น้อยสกุล ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ ม.มหิดล กล่าวว่า ที่ CNN รายงานว่า แก่นโลกหยุดหมุน ไม่ได้เป็นความรู้ใหม่ แถมบางสำนักข่าวพาดหัวว่า แกนโลก (axis) หยุดหมุน ยิ่งดูน่าตกใจไปอีก
"เราต้องเข้าใจก่อนว่า แก่นโลก (core) กับ แกนโลก (axis) ไม่เหมือนกัน แล้วคำว่าแก่นโลกหยุดหมุน ก็ไม่ใช่การหยุดหมุนจริง ๆ โลกเรามีอายุประมาณ 4.5-4.6 พันล้านปี แต่แก่นโลกมีอายุเพียง 1-1.3 พันล้านปี ไม่ได้เกิดมาพร้อมกัน
แก่นโลกชั้นใน (core) เป็นลูกกลม ๆ สีเทาลอยอยู่ใน แก่นโลกชั้นนอก ที่เป็นของเหลวสีเหลือง มีความสำคัญต่อการกำเนิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตและสนามแม่เหล็กโลก
ก่อนที่จะมีแก่นโลกชั้นใน สนามแม่เหล็กโลกเบาบางมาก จนแก่นโลกชั้นในเริ่มมีการฟอร์มตัวขึ้น สนามแม่เหล็กโลกก็เริ่มเข้มแข็งขึ้น ทำให้เรามีชั้นบรรยากาศ และมีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้น เกิดการแปรสันฐาน การเกิดของเปลือกโลก ถ้าไม่มีแก่นโลกชั้นใน ก็จะไม่มีเราในวันนี้
ยกตัวอย่าง ดาวอังคาร แก่นของดาวอังคารไม่มีการแยกกัน ทำให้สนามแม่เหล็กค่อย ๆ ตาย ชั้นบรรยากาศค่อย ๆ ตาย
แก่นโลกชั้นนอกจะหมุนเป็นไซโคลนคนละทิศกัน ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กคนละทิศ ซึ่งจริง ๆ ควรหักล้างกันหมดไป แต่ทำไมเรายังเหลือสนามแม่เหล็กโลกอยู่ ยังไม่มีใครรู้
และการเย็นตัวของแก่นโลกควรเกิดจากข้างนอกเข้าหาข้างใน การตกผลึกก็ควรตกจากข้างในไปข้างนอก แต่แก่นโลกชั้นในมีความพิศวง มันเป็นของแข็ง แต่ข้างนอกเป็นของเหลว เราต้องใช้ควอนตัมฟิสิกส์ศึกษา
ปกติถ้าเราปล่อยของ ของก็จะตกลงพื้นโลก แต่ถ้าเราทิ้งลงไปในของเหลวแก่นโลกชั้นนอกมันจะลอยออกมา เพราะสนามโน้มถ่วงของโลก มันจะผกผันกลับ
แก่นโลกชั้นในเกิดจากการตกผลึก ไม่ได้ตกเข้าข้างใน แต่ตกออกไปข้างนอก ซึ่งขัดแย้งกับฟิสิกส์สองเรื่อง 1)ขัดแย้งเรื่องการตกผลึก 2)ขัดแย้งเรื่องการเย็นตัวทางเทอโมไดนามิค
Cr. ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ ม.มหิดล
เรามี คลื่นไหวสะเทือน (Seismic wave) เคลื่อนที่อยู่ในโลก คลื่นแต่ละอันมีหน้าตาไม่เหมือนกัน ขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิด
มีอยู่สองแบบ 1) P-Wave คลื่นตามยาวไปตามทิศทางเดียวกัน 2) S-Wave เป็นคลื่นตามขวาง เหมือนคลื่นน้ำ ผ่านได้เฉพาะของแข็ง
เมื่อเราส่ง S-Wave จากฟากฝั่งหนึ่งของโลกเข้าไปในโลกมันไม่สามารถผ่านกลางโลกไปเกิดอีกฝั่งได้เพราะตัวกลางแก่นโลกเป็นของเหลว
ในปี 1997 เกิดแผ่นดินไหวที่โบลิเวีย (ที่ความลึก 400 km) ทำให้คลื่นแผ่นดินไหวเดินทางไปถึงอีกฝั่งของโลกทะลุมายังประเทศไทย มันพาข้อมูลของแก่นโลกออกมาด้วย ก็คือคลื่น PKIKP ค้นพบโดย Tanaka และ Hamaguchi
ทำให้เรารู้ว่าแก่นโลกชั้นในมีการแบ่งซีกเป็นตะวันตก-ตะวันออก เป็นแก่นโลกที่เย็นและร้อน เย็นคือส่วนที่ตกผลึก ร้อนคือส่วนที่เกิดการละลายอยู่ แก่นโลกไม่ได้อยู่ในสถานะของแข็ง 100% แต่เป็นกึ่งของเหลว มีการเคลื่อนตัวภายในได้ด้วย มีการไหลเวียนช้า ๆ
ผลึกของแก่นโลกก็ไม่เหมือนกัน คลื่นจะเดินทางเร็วกว่าจากขั้วใต้ไปขั้วเหนือ แต่เดินทางได้ช้าจากเส้นศูนย์สูตรตะวันออกไปตะวันตก เราจึงรู้ว่าแก่นโลกมีคุณสมบัติแบบคริสตัล จากของคลื่นตัวนี้
แก่นโลกชั้นในแบ่งเป็น 4 ชั้น 1)ชั้นรอยต่อ ไม่กี่สิบกิโลเมตร 2) แก่นโลกชั้นใน (Inner Core) แบ่งโลกเป็นสองซีกตะวันตกกับตะวันออก 3)แก่นโลกชั้นในส่วนนอก 4)แก่นโลกชั้นในส่วนใน
แผ่นดินไหวเกิดจาก 1)แผ่นเปลือกโลกที่มุดลงไป แล้วไปหักข้างล่าง 2)แผ่นเปลือกโลกเป็นสารเคมีมุดลงไปเปลือกโลกไปเจอกับสารเคมีชนิดที่สองเกิดปฏิกิริยามีลักษณะเหมือนการระเบิด
ถ้าเราจะศึกษาแก่นโลกให้รู้มากกว่านี้ เราต้องมีแผ่นดินไหวที่ลึกไปถึง 600 km หรือมากกว่านั้น แต่ที่ผ่านมาเรายังไม่เจอที่ลึกกว่า 800 Km
ช่วงเกิดแผ่นดินไหวที่ชิลี เราวัดจากอีกซีกหนึ่งของโลกได้ว่า คลื่นผ่านแก่นโลกที่เป็นลักษณะ eyeball และเกิดการตกผลึกที่ไม่เท่ากัน ไม่สมมาตร ทำให้เราเชื่อว่ายังมีแก่นโลกชั้นในส่วนในสุดที่เป็นชั้นที่ 5 อีก"
- แก่นโลกชั้นใน หมุนได้ยังไง
อ.ดร.สุทธิพงษ์ กล่าวว่า รายงานผลวิจัย ที่ CNN นำมารายงานข่าว ยังมีข้อผิดพลาดอยู่ เขาใช้คำว่า Inner-core rotation แต่จริง ๆ เป็น Inner-core differential rotation คือการหมุนต่างระหว่างแก่นโลกชั้นในกับส่วนที่เหลือของโลก
ทางวารสารเมื่อรู้แล้วก็ได้แก้ไข แต่ในข่าวกลับไม่ได้มีการแก้ไข ทำให้คนเข้าใจว่าแก่นโลกหยุดหมุนกันทั้งโลก เรื่องนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ เคยเกิดขึ้นมาในปี 2013
นักวิทยาศาสตร์มีความเชื่อว่า 1) แก่นโลกหมุนเท่ากับโลก 2) แก่นโลกชั้นในหมุนเร็วกว่าโลกแต่ความเร็วคงที่ 3) แก่นโลกชั้นในหมุนเร็วกว่าโลกแต่ความเร็วไม่คงที่ 4) แก่นโลกชั้นในหมุนเร็วกว่าบ้าง หมุนช้ากว่าบ้าง
ปัจจุบันข้อ 4 เป็นที่ยอมรับมากที่สุด ผมเรียกว่าแก่นโลกมันสั่น ไม่ใช่หมุน แล้วรอบของมันมีสองแบบคือ 20 ปี กับ 60 ปี ส่วนผลวิจัยที่เป็นข่าวเสนอว่า 70 ปี
เมื่อเรามองไปนอกโลก ดวงจันทร์ลอยอยู่แล้วหันหน้าเดิมเข้าหาโลกเสมอ แปลว่าเกิดการล็อคเชิงความโน้มถ่วง ซึ่งแก่นโลกก็เหมือนดวงจันทร์ ขนาดก็ใกล้เคียงกัน แก่นโลกมีขนาด 80% ของดวงจันทร์ ก็เหมือนมีดวงจันทร์วางอยู่บนของเหลวในโลก
โลกเราหมุนไป โลกส่วนที่เหลือก็ควรจะล็อคแก่นโลกไว้ด้วย มันควรจะหมุนไปพร้อม ๆ แต่โลกไม่ได้มีแค่แรงโน้มถ่วง ยังมีแรงที่เกิดจากสนามแม่เหล็กโลก ทำให้เกิดความปั่นป่วนบางอย่างที่อาจทำให้แก่นโลกหมุนได้
มันพยายามดันแก่นโลกให้หมุนไปทิศหนึ่ง พอดันไปมากพอสนามแม่เหล็กโลกอ่อนแอ มันก็จะโดนแรงโน้มถ่วงดึงกลับ เดี๋ยวชนะเดี๋ยวแพ้ เป็นตัวควบคุมว่าแก่นโลกจะหมุนได้หรือหมุนไม่ได้ หรือจะหมุนไปทางไหน ตอนนี้ก็มีสองแรงที่สู้กันอยู่ข้างใน ซึ่งเรายังไม่รู้ว่าแก่นโลกหมุนได้ยังไง
เราใช้นิวเคลียร์มาทดลองศึกษาแก่นโลก ทุก 5 ปีทำซ้ำที่เดิม ทำให้รู้ว่าแก่นโลกไม่เหมือนเดิม มีการเปลี่ยนแปลงจากคลื่นที่ผ่านแก่นโลกไป เอามาวัดว่าแก่นโลกหมุนด้วยความเร็วเท่าไร
เมื่อโลกหยุดใช้นิวเคลียร์ ก็ต้องไปหาข้อมูลตรงที่เกิดแผ่นดินไหวซ้ำ ๆ ที่เรียกว่า South Sandwich Islands ที่ขั้วโลกใต้ เกิดขึ้นทุกเดือน
Cr. ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ ม.มหิดล
ข้อมูลปี 2004 แก่นโลกหมุนไม่เหมือนเดิม วัดโดยคลื่นแผ่นดินไหว มีการเปลี่ยนแปลงเรื่องการหมุน มีการตกผลึกเพิ่ม
ข้อมูลในอดีต 60 ปี แก่นโลกหมุนเร็วกว่าโลก ตอนนี้มันเริ่มหมุนย้อนกลับคนละทิศแล้ว โลกเรามีการหมุนและหยุดหมุนทุก 60 ปี แก่นโลกไม่ได้หยุดหมุน มันแค่แว๊บเดียวแล้วก็หมุนย้อนกลับ เราเคยผ่านมันมาแล้ว ตอน 2010 ถามว่า ตอนนั้นเรารู้สึกอะไรไหม
ช่วงปี 1970 เราพบว่าหนึ่งวันมันยาวนานขึ้น -1 มิลลิ Second แต่ตอนนี้เราพบว่า 1วันสั้นลงกว่า 24 ชั่วโมงเล็กน้อย บังเอิญไปสัมพันธ์กับความเร็วของแก่นโลก ทุกวันนี้ 0.5 มิลลิ Second ถ้าสะสมไปเรื่อย ๆ เราจะมีเวลาส่วนเกินขึ้นมา
เรามี Leap seconds ตั้งแต่ปี 1971 เป็นต้นมา มีการเพิ่มเวลาให้กับเรามาแล้วทั้งหมด 27 วินาที ครั้งสุดท้ายที่เพิ่มเวลาคือ ปี 2016 แล้วไม่ได้เพิ่มมา 7 ปี ซึ่งมันควรจะเพิ่ม"
- แก่นโลกกับแผ่นดินไหว มีความเกี่ยวข้องกันไหม
อ.ดร.สุทธิพงษ์ กล่าวว่า แผ่นดินไหวกับแก่นโลกแต่ละเหตุการณ์ไม่มีความสัมพันธ์กัน
"แต่แก่นโลก เป็นส่วนสำคัญที่ให้แรงที่ทำให้เกิดแผ่นดินไหว แก่นโลกให้พลังงานกับเนื้อโลก เนื้อโลกให้พลังงานกับเปลือกโลก เป็นตัวขับเคลื่อนให้เปลือกโลกยังเคลื่อนที่อยู่ และทำให้เกิดแผ่นดินไหว
ถ้าไม่มีการฟอร์มตัวของแก่นโลก เราจะไม่มีการเคลื่อนตัวของ Mantle ไม่มีการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกตามมา โลกเราก็จะค่อย ๆ ตายไป ไม่มีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นมาได้
ถามว่าแก่นโลกหยุดหมุนหรือหมุนย้อนกลับจะทำให้เกิดแผ่นดินไหวใหญ่ขึ้นไหม ไม่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันที่สนับสนุน แต่ทั้งหมดทั้งมวล โลกเชื่อมต่อกันเป็นพลังงานส่งถึงกัน เราก็ได้รับอิทธิพลมาจากแก่นโลก"
