เข้าใจกันมานานว่าแก่นโลกชั้นในสุดเป็นโลหะแข็ง แต่ผลวิจัยล่าสุดโดยทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันธรณีเคมี ในสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน (IGCAS) นำโดยศาสตราจารย์เหอ หยู (Yu He) พบว่าแก่นโลกชั้นใน (Inner Core) นั้นความจริงแล้วเป็นโลหะแข็งผสมโลหะอัลลอยด์ที่อยู่ในสถานะ “ซูเปอร์ไอออนิก” (superionic state)

แน่นอนว่าเราไม่สามารถเจาะผ่านความลึก 6,371 กิโลเมตร (3,959 ไมล์) ลงไปถึงใจกลางของโลกเพื่อตรวจสอบความจริงให้เห็นกับตาได้ (สถิติที่มนุษย์เจาะสำรวจได้ลึกที่สุดนั้นเพียง 12.262 กิโลเมตร) เราจึงต้องใช้วิธีอื่นในการหาคำตอบเรื่องนี้ นั่นคือการสังเกตลักษณะของ “คลื่นแผ่นดินไหว”

ผลการสังเกตความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นแผ่นดินไหวผ่านแก่นโลกชั้นใน พบว่าความหนาแน่นของแก่นโลกชั้นในนั้นน้อยผิดปกติ สอดคล้องกับผลจากการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ที่ยืนยันไปในทางเดียวกัน ทั้งหมดนี้บอกเราว่าองค์ประกอบของแก่นโลกชั้นในไม่ควรเป็นเหล็กในสถานะของแข็งล้วนๆตามความเข้าใจเดิม แต่น่าจะมีแร่ธาตุน้ำหนักเบาชนิดอื่นผสมอยู่ด้วยจนส่งผลให้เนื้อของมันนิ่มลงและความหนาแน่นก็ต่ำลงตามไปด้วย

แร่ธาตุน้ำหนักเบาภายในแก่นโลกชั้นในที่กล่าวมาข้างต้นนั้น น่าจะเป็นคาร์บอน ไฮโดรเจนรวมทั้งออกซิเจนเกาะกลุ่มอยู่กับเหล็กอัลลอย และจากสภาวะใจกลางโลกที่มีอุณหภูมิ-ความดันสูงแบบสุดขั้วนั้น ทำให้ส่วนผสมของเหล็กอัลลอยไม่ใช่ทั้งสถานะของแข็ง หรือสถานะของเหลว แต่อยู่ในสถานะกึ่งกลางระหว่างของแข็งและของเหลวที่เรียกว่าสถานะ “ซูเปอร์ไอออนิก” นั่นเอง

ภายใต้สถานะซูเปอร์ไอออนิกนี้ อะตอมของธาตุเหล็กจะก่อตัวเป็นผลึกตาข่ายเหมือนเหล็กในสถานะของแข็ง ในขณะที่อะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน สามารถเคลื่อนที่ไปมาภายในโมเลกุลอัลลอยอย่างอิสระเหมือนกับของเหลว โดยค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ (diffusion coefficient) ของอะตอมธาตุเบาทั้งสามชนิด อยู่ในระดับเดียวกับเหล็กหลอมเหลว

“มันค่อนข้างแปลกทีเดียว ที่เราพบว่าการที่อะตอมของเหล็กก่อตัวเป็นโครงแข็งนั้นไม่ได้ส่งผลจำกัดหรือเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ไหลเวียนของอะตอมธาตุเบา พวกมันยังคงเป็นตัวการพาความร้อนภายในแก่นโลกชั้นในได้อย่างต่อเนื่อง” ศ.เหอ กล่าว

สุดท้ายแม้งานวิจัยชิ้นนี้ตอบคำถามเรื่องความหนาแน่นที่น้อยผิดปกติของแก่นโลกชั้นในได้ แต่ยังไม่สามารถตอบคำถามที่ว่า เหตุใดแก่นโลกชั้นในจึงไม่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างสม่ำเสมอทั้งหมด ซึ่งเรื่องนี้ทีมวืจัยยอมรับว่าคงจะต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมต่อไป

ทีมงานตีพิมพ์เผยแพร่งานวิจัยครั้งนี้ลงในวารสาร Nature