โลกอาจกักเก็บแหล่งน้ำลับลึก 1,800 ไมล์ใต้เท้าเรา
น้ำคือองค์ประกอบสำคัญของชีวิตบนโลก แต่แม้นักวิทยาศาสตร์จะศึกษาวัฏจักรน้ำมาอย่างยาวนาน เราก็ยังไม่เข้าใจทั้งหมดว่าน้ำบนโลกมีต้นกำเนิดอย่างไร และถูกเก็บรักษาอยู่ที่ใดบ้าง งานวิจัยใหม่เสนอว่า ภายในเนื้อโลกอาจมีแหล่งกักเก็บน้ำโบราณซ่อนอยู่ลึกถึงประมาณ 1,800 ไมล์ หรือราว 2,900 กิโลเมตรใต้พื้นผิว แหล่งน้ำนี้อาจเก็บน้ำบางส่วนที่มีมาตั้งแต่ช่วงกำเนิดโลกเมื่อหลายพันล้านปีก่อน
หัวใจสำคัญของการค้นพบคือการพบสารประกอบเหล็กชนิดใหม่ 2 ชนิด ซึ่งสามารถกักเก็บน้ำไว้ได้ภายใต้ความดันและอุณหภูมิสุดขั้วของชั้นเนื้อโลกตอนล่าง ผลการศึกษาที่เผยแพร่ในวารสาร Nature Geoscience ช่วยเปิดมุมมองใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างภายในโลก การเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก และวัฏจักรน้ำที่เกิดขึ้นลึกกว่าที่มนุษย์จะเข้าถึงได้
โลกอาจกักเก็บแหล่งน้ำลับลึก 1,800 ไมล์ใต้เท้าเรา
เมื่อพูดถึงน้ำใต้โลก หลายคนอาจนึกถึงทะเลสาบใต้ดินหรือมหาสมุทรที่อยู่ในโพรงขนาดใหญ่ แต่ในความเป็นจริง น้ำส่วนมากภายในโลกไม่ได้อยู่ในรูปของของเหลวที่ไหลรวมกันเป็นแอ่ง น้ำเหล่านั้นถูกผูกมัดทางเคมีอยู่ภายในแร่ธาตุและโครงสร้างผลึกของหินในเปลือกโลกและเนื้อโลก การค้นพบครั้งใหม่นี้จึงไม่ได้หมายความว่ามีมหาสมุทรลึกลับอยู่ใต้พื้นโลกโดยตรง แต่ชี้ให้เห็นว่าแร่บางชนิดอาจทำหน้าที่เหมือนคลังเก็บน้ำตามธรรมชาติ
โลกอาจกักเก็บแหล่งน้ำลับลึก 1,800 ไมล์ใต้เท้าเราได้อย่างไร
ทีมวิจัยจำลองสภาพแวดล้อมที่รุนแรงภายในโลกด้วยการนำตัวอย่างขนาดเล็กไปบีบอัดระหว่างเพชร 2 เม็ด จากนั้นใช้เลเซอร์ให้ความร้อน ตัวอย่างดังกล่าวต้องเผชิญกับความดันประมาณ 2 ล้านเท่าของความดันบรรยากาศบริเวณพื้นผิวโลก และอุณหภูมิราว 2,500 องศาเซลเซียส สภาพเหล่านี้ใกล้เคียงกับบริเวณที่อยู่ลึกลงไปประมาณ 2,900 กิโลเมตร หรือใกล้เขตเปลี่ยนผ่านระหว่างแก่นโลกกับเนื้อโลก
ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์พบสารประกอบเหล็กออกซีไฮดรอกไซด์ที่ไม่เคยระบุได้มาก่อน 2 ชนิด ได้แก่ Fe5O12Hx และ Fe7O12Hx สิ่งที่น่าสนใจคือสารประกอบเหล่านี้เกิดขึ้นได้ทั้งจากวัสดุตั้งต้นที่มีน้ำมาก และจากตัวอย่างที่มีน้ำอยู่น้อยมาก แสดงให้เห็นว่าไฮโดรเจนในปริมาณเพียงเล็กน้อยก็อาจเพียงพอสำหรับการสร้างแร่ที่มีคุณสมบัติกักเก็บน้ำ
คุณสมบัตินี้ทำให้แร่ทั้งสองชนิดกลายเป็นผู้สมัครสำคัญสำหรับการอธิบายว่าน้ำสามารถคงอยู่ในเนื้อโลกเป็นเวลานานได้อย่างไร นักวิจัยเชื่อว่าแร่เหล่านี้อาจเก็บน้ำได้ในสภาพแวดล้อมหลากหลายของเนื้อโลกล่าง และอาจรองรับน้ำที่มีต้นกำเนิดแตกต่างกัน ทั้งน้ำดั้งเดิมจากช่วงก่อตัวของโลก และน้ำที่ถูกนำกลับลงไปใต้พื้นผิวผ่านกระบวนการทางธรณีวิทยา
น้ำใต้โลกเกี่ยวข้องกับแผ่นเปลือกโลกและภูเขาไฟ
น้ำที่ถูกกักอยู่ในแร่ธาตุภายในโลกมีบทบาทมากกว่าที่หลายคนคาดคิด น้ำช่วยเปลี่ยนคุณสมบัติของหิน ทำให้หินบางส่วนอ่อนตัวและเสียรูปได้ง่ายขึ้น ซึ่งส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก นอกจากนี้ น้ำยังมีส่วนช่วยกระตุ้นกระบวนการหลอมละลายของหินและเกี่ยวข้องกับการเกิดแมกมา จึงอาจเชื่อมโยงกับการปะทุของภูเขาไฟในพื้นที่ต่าง ๆ
เมื่อแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรมุดตัวลงใต้แผ่นเปลือกโลกอีกแผ่น น้ำจากแร่และตะกอนบนพื้นทะเลอาจถูกนำลึกลงไปภายในโลก กระบวนการนี้เรียกว่าน้ำที่ถูกรีไซเคิลผ่านการมุดตัว หากสารประกอบเหล็กชนิดใหม่มีอยู่จริงในบริเวณลึกของโลก แร่เหล่านี้อาจทำหน้าที่รับน้ำจากกระบวนการดังกล่าวและเก็บไว้เป็นเวลาหลายล้านหรือหลายพันล้านปี
- น้ำดั้งเดิม: น้ำที่อาจหลงเหลือมาตั้งแต่ช่วงกำเนิดและการก่อตัวของโลก
- น้ำรีไซเคิล: น้ำจากพื้นผิวที่ถูกแผ่นเปลือกโลกนำลงไปสู่ชั้นลึก
- แร่กักเก็บน้ำ: โครงสร้างแร่ที่ผูกน้ำไว้ทางเคมีแทนการเก็บเป็นของเหลว
- เขตแก่นโลกและเนื้อโลก: บริเวณลึกที่อาจเป็นจุดสะสมของแร่ที่มีความหนาแน่นสูง
นักวิจัยยังเสนอว่าสารประกอบเหล่านี้มีความหนาแน่นสูงมาก จึงอาจเคลื่อนตัวลงไปใกล้เขตแก่นโลกและเนื้อโลก จากนั้นกักเก็บน้ำไว้ภายใต้สภาวะทางธรณีวิทยาเป็นเวลายาวนานอย่างไม่น่าเชื่อ หากสมมติฐานนี้ถูกยืนยัน แหล่งน้ำใต้โลกอาจไม่ได้เป็นเพียงรายละเอียดเล็ก ๆ ของโครงสร้างภายในโลก แต่เป็นส่วนหนึ่งของระบบขนาดใหญ่ที่ช่วยควบคุมการหมุนเวียนสารระหว่างพื้นผิวกับส่วนลึกของดาวเคราะห์
อย่างไรก็ตาม การทดลองในห้องปฏิบัติการยังไม่สามารถยืนยันได้อย่างสมบูรณ์ว่าสารประกอบเหล็กทั้งสองชนิดเกิดขึ้นและคงอยู่ตามธรรมชาติภายในโลกจริงหรือไม่ การศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นเพียงว่าแร่ดังกล่าวสามารถก่อตัวและกักเก็บน้ำได้ภายใต้เงื่อนไขที่ใกล้เคียงกับชั้นลึกของโลก ขั้นตอนต่อไปคือการตรวจสอบตัวอย่างจากการทดลองอื่น การสร้างแบบจำลองโครงสร้างภายในโลก และค้นหาหลักฐานทางธรณีเคมีที่บ่งชี้ว่ามีแร่เหล่านี้อยู่จริง
การค้นพบนี้ทำให้เราเห็นว่าโลกยังมีเรื่องลึกลับซ่อนอยู่ใต้พื้นผิวอีกมาก แม้มนุษย์จะสำรวจมหาสมุทรและขุดเจาะพื้นดินได้เพียงชั้นตื้นเมื่อเทียบกับขนาดของโลก แต่แร่ธาตุและการทดลองแรงดันสูงกำลังช่วยให้เราเข้าใจพื้นที่ที่ไม่สามารถเดินทางไปถึงได้โดยตรง ในมุมมองของผู้เขียน ความเป็นไปได้ที่โลกจะเก็บน้ำโบราณไว้ลึกถึง 1,800 ไมล์เป็นเครื่องเตือนใจว่า วัฏจักรน้ำของโลกอาจใหญ่และซับซ้อนกว่าที่เราเคยเรียนรู้มาก
ข้อคิดสำคัญคือ น้ำไม่ได้อยู่เฉพาะในแม่น้ำ ทะเล หรือเมฆบนท้องฟ้า แต่อาจซ่อนอยู่ในโครงสร้างของโลกและมีบทบาทต่อการเปลี่ยนแปลงของดาวเคราะห์มานานนับพันล้านปี การศึกษาค้นคว้าเรื่องนี้จึงอาจช่วยให้เราเข้าใจทั้งต้นกำเนิดของน้ำ วิวัฒนาการของโลก และความสัมพันธ์ระหว่างพื้นผิวที่เราอาศัยอยู่กับส่วนลึกที่ยังเต็มไปด้วยปริศนา
ที่มา – Earth May Be Hoarding a Secret Water Stash 1,800 Miles Beneath Our Feet
