ใต้พื้นโลกที่เราเหยียบ มีอะไรอยู่บ้าง? เจาะโครงสร้างโลกจากผิวถึงใจกลาง

โครงสร้างภายในของโลก (Earth's Internal Structure) แบ่งตามองค์ประกอบทางเคมีออกเป็น 3 ชั้นหลัก ได้แก่ เปลือกโลก (Crust) เนื้อโลก (Mantle) และแก่นโลก (Core) แต่เมื่อพิจารณาสมบัติทางกายภาพ ยังสามารถแบ่งย่อยออกได้อีกหลายชั้น

เจาะลึกโครงสร้างภายในโลก: สถาปัตยกรรมธรรมชาติใต้ฝ่าเท้าเรา

ภายใต้พื้นผิวโลกที่เราเหยียบย่ำอยู่ทุกวัน มีระบบอันซับซ้อนและทรงพลังซ่อนอยู่ การศึกษาโครงสร้างภายในของโลกช่วยให้เราเข้าใจทั้งการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค แผ่นดินไหว ภูเขาไฟ ตลอดจนสนามแม่เหล็กโลก

ต้นฉบับแบ่งโครงสร้างภายในโลกออกเป็นเปลือกโลก เนื้อโลก และแก่นโลก พร้อมรายละเอียดของแต่ละชั้น

3 ชั้นหลักของโครงสร้างโลก

1. เปลือกโลก (Crust)

เป็นชั้นนอกสุดและบางมากเมื่อเทียบกับขนาดของโลก แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก

• เปลือกโลกทวีป (Continental Crust): โดยทั่วไปหนากว่าเปลือกโลกมหาสมุทร ต้นฉบับระบุความหนาประมาณ 30–70 กิโลเมตร และมีหินแกรนิตเป็นองค์ประกอบสำคัญ
• เปลือกโลกมหาสมุทร (Oceanic Crust): บางกว่ามาก ต้นฉบับระบุความหนาประมาณ 5–10 กิโลเมตร และมีหินบะซอลต์เป็นองค์ประกอบสำคัญ

ข้อมูลจาก NASA ระบุว่าเปลือกโลกใต้ทวีปมีความลึกเฉลี่ยราว 30 กิโลเมตร ขณะที่บริเวณใต้มหาสมุทรบางแห่งมีความหนาเพียงประมาณ 5 กิโลเมตรเท่านั้น

2. เนื้อโลก (Mantle)

เนื้อโลกเป็นชั้นที่หนาที่สุด อยู่ระหว่างเปลือกโลกกับแก่นโลก และมีความหนาประมาณ 2,900 กิโลเมตร

ภายในเนื้อโลกมีบริเวณที่เรียกว่า ฐานธรณีภาค (Asthenosphere) ซึ่งอยู่ใต้แผ่นธรณีภาค หินในบริเวณนี้ไม่ใช่ทะเลแมกมาที่หลอมเหลวทั้งหมด แต่เป็นหินร้อนที่ยังมีลักษณะกึ่งแข็งและสามารถเปลี่ยนรูปร่างหรือไหลอย่างช้า ๆ ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาได้ USGS อธิบายฐานธรณีภาคว่าเป็นชั้นหินกึ่งแข็งที่อยู่ใต้แผ่นธรณีภาค

ความแตกต่างนี้สำคัญ เพราะภาพจำว่า “ใต้เปลือกโลกคือหินหลอมเหลวทั้งหมด” ไม่ถูกต้องนัก เนื้อโลกส่วนใหญ่ยังเป็นของแข็ง เพียงแต่เมื่ออยู่ภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงเป็นเวลานานมาก หินสามารถเสียรูปและเคลื่อนตัวได้

3. แก่นโลก (Core)

ใจกลางโลกประกอบด้วยเหล็กและนิกเกิลเป็นหลัก และแบ่งออกเป็น 2 ส่วนสำคัญ

• แก่นโลกชั้นนอก (Outer Core): เป็นของเหลว มีความหนาประมาณ 2,300 กิโลเมตร
• แก่นโลกชั้นใน (Inner Core): เป็นของแข็ง มีรัศมีประมาณ 1,221 กิโลเมตร และอุณหภูมิอาจสูงถึงประมาณ 5,400°C

สิ่งที่น่าสนใจคือ แม้แก่นโลกชั้นในจะร้อนจัด แต่ยังคงเป็นของแข็งได้เนื่องจากแรงกดดันมหาศาลในบริเวณใจกลางโลก

เรารู้ได้อย่างไรว่าข้างในโลกมีอะไร?

มนุษย์ไม่ได้ขุดลงไปถึงแก่นโลก แต่สามารถ “มอง” เข้าไปภายในโลกได้จาก คลื่นแผ่นดินไหว

นักธรณีฟิสิกส์วิเคราะห์เส้นทางและความเร็วของคลื่นที่เดินทางผ่านโลก เพราะคลื่นจะเปลี่ยนพฤติกรรมเมื่อพบวัสดุที่มีองค์ประกอบ ความหนาแน่น หรือสถานะแตกต่างกัน

ตัวอย่างสำคัญคือ คลื่น S ไม่สามารถเดินทางผ่านของเหลวได้ และพบว่าไม่ผ่านแก่นโลกชั้นนอก จึงเป็นหนึ่งในหลักฐานสำคัญที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าแก่นโลกชั้นนอกมีสถานะเป็นของเหลว

แนวแบ่งชั้นความไม่ต่อเนื่อง

เขตรอยต่อสำคัญระหว่างชั้นต่าง ๆ ของโลกเรียกว่า ความไม่ต่อเนื่อง (Discontinuity) ซึ่งเป็นบริเวณที่คุณสมบัติและความเร็วของคลื่นแผ่นดินไหวเปลี่ยนไป

ต้นฉบับระบุรอยต่อสำคัญไว้ 3 แห่ง ได้แก่

• Moho Discontinuity: รอยต่อระหว่างเปลือกโลกกับเนื้อโลก
• Gutenberg Discontinuity: รอยต่อระหว่างเนื้อโลกกับแก่นโลกชั้นนอก
• Lehmann Discontinuity: รอยต่อระหว่างแก่นโลกชั้นนอกกับแก่นโลกชั้นใน

รอยต่อเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของหลักฐานที่ทำให้มนุษย์สามารถสร้างแบบจำลองภายในโลกได้ แม้จะไม่เคยเดินทางลงไปเห็นด้วยตา

แล้วอะไรทำให้แผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่?

แผ่นธรณีภาคไม่ได้หยุดนิ่ง แต่เคลื่อนตัวอย่างช้า ๆ บนชั้นที่อยู่ด้านล่าง การถ่ายเทความร้อนและการไหลเวียนภายในโลกเป็นส่วนหนึ่งของระบบที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ดังกล่าว โดยแผ่นธรณีภาคสามารถแยก ชน หรือเลื่อนผ่านกันได้

รูปแบบสำคัญมี 3 แบบ

1. Divergent: แผ่นธรณีภาคแยกออกจากกัน
2. Convergent: แผ่นธรณีภาคเคลื่อนเข้าหากัน
3. Transform: แผ่นธรณีภาคเลื่อนเฉือนผ่านกัน

การเคลื่อนที่ตามขอบแผ่นเหล่านี้สัมพันธ์กับปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาหลายอย่าง เช่น แผ่นดินไหว การเกิดเทือกเขา และภูเขาไฟ

สนามแม่เหล็กโลกมาจากไหน?

หนึ่งในหน้าที่ที่น่าทึ่งที่สุดของส่วนลึกภายในโลกเกิดขึ้นที่ แก่นโลกชั้นนอก

เหล็กที่นำไฟฟ้าได้ในแก่นโลกชั้นนอกมีการไหลเวียนและพาความร้อน เมื่อโลหะเหล่านี้เคลื่อนที่จึงก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า และสร้างสนามแม่เหล็กผ่านกระบวนการที่เรียกว่า geodynamo

ดังนั้น เข็มทิศที่เราใช้บนพื้นผิวโลกจึงเชื่อมโยงโดยตรงกับการเคลื่อนตัวของโลหะที่อยู่ลึกลงไปหลายพันกิโลเมตรใต้เท้าของเรา

สรุปประเด็นสำคัญ

• รัศมีโลก: ประมาณ 6,371 กิโลเมตรตามค่าที่ใช้ในต้นฉบับ
• ชั้นที่หนาที่สุด: เนื้อโลก มีความหนาประมาณ 2,900 กิโลเมตร
• แก่นโลกชั้นนอก: เป็นของเหลว
• แก่นโลกชั้นใน: เป็นของแข็ง แม้อุณหภูมิจะสูงประมาณ 5,400°C
• แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็กหลักของโลก: การเคลื่อนที่ของเหล็กที่นำไฟฟ้าได้ภายในแก่นโลกชั้นนอก
• มนุษย์ศึกษาโครงสร้างภายในโลกได้จาก: พฤติกรรมของคลื่นแผ่นดินไหว

โลกที่เราเห็นจากภายนอกอาจดูเป็นดาวเคราะห์สีน้ำเงินสงบนิ่ง แต่ลึกลงไปใต้พื้นผิวคือระบบที่ยังเคลื่อนไหวและถ่ายเทพลังงานอยู่ตลอดเวลา และการเคลื่อนไหวเหล่านั้นมีส่วนสร้างทั้งภูเขา มหาสมุทร แผ่นดินไหว ภูเขาไฟ และสนามแม่เหล็กที่โอบล้อมโลกของเรา