ทองคำรั่วจากใจกลางโลก! การค้นพบใหม่เผยโลหะมีค่า รวมถึง ทองคำจากแกนโลก กำลังซึมผ่านชั้นแมนเทิลสู่พื้นผิว ผ่านแมกมาในหินภูเขาไฟที่ฮาวาย เปลี่ยนความเข้าใจเกี่ยวกับการเคลื่อนย้ายธาตุในโลก
การศึกษาใหม่เกี่ยวกับไอโซโทปที่พบในหินภูเขาไฟ ซึ่งเกิดจากแมกมาที่ไหลซึมจากใต้เปลือกโลก ได้เผยให้เห็นว่าโลหะมีค่า รวมถึงทองคำ กำลังรั่วไหลจากแกนโลก (core) ขึ้นสู่ชั้นแมนเทิล (mantle) และเคลื่อนที่ต่อไปจนถึงพื้นผิวโลก โดยกระบวนการนี้เกิดจากแมกมาที่นำพาความร้อนและวัสดุจากส่วนลึกของโลก
“เมื่อผลการวิเคราะห์ชุดแรกออกมา เราตื่นเต้นมากที่พบว่ามีทองคำจริงๆ!” นิลส์ เมสสลิง (Nils Messling) นักธรณีเคมีจากมหาวิทยาลัยเกิททิงเงน (University of Göttingen) ในเยอรมนี กล่าว “ข้อมูลของเรายืนยันว่า วัสดุจากแกนโลก ซึ่งรวมถึงทองคำและโลหะมีค่าอื่นๆ กำลังรั่วไหลเข้าสู่ชั้นแมนเทิลด้านบน”
แม้ว่ามนุษย์จะสามารถเข้าถึงทองคำในเปลือกโลกได้ แต่ปริมาณทองคำในชั้นนี้ มีเพียงเศษเสี้ยวเมื่อเทียบกับปริมาณทั้งหมดที่มีอยู่ในโลก ผลการวิจัยระบุว่า มากกว่า 99% ของทองคำในโลก ถูกกักเก็บอยู่ในแกนโลกที่เป็นโลหะ ซึ่งมีปริมาณมากพอที่จะปกคลุมพื้นผิวโลกทั้งหมดด้วยชั้นทองคำหนา 50 เซนติเมตร (ประมาณ 20 นิ้ว) การกักเก็บทองคำในปริมาณมหาศาลนี้เปรียบได้กับมังกรที่หวงสมบัติของมัน
กระบวนการนี้สามารถอธิบายได้ด้วยเหตุผลทางธรณีวิทยา ในช่วงที่โลกกำลังก่อตัว ธาตุหนัก เช่น ทองคำและโลหะมีค่าอื่นๆ จมลงสู่แกนโลกผ่านชั้นในที่หลอมละลายของดาวเคราะห์ กระบวนการนี้เรียกว่า “ภัยพิบัติเหล็ก” (iron catastrophe) ซึ่งทำให้โลหะหนักถูกกักเก็บในแกนโลกที่แยกตัวออกมา ต่อมา การทิ้งระเบิดของอุกกาบาตในช่วงเวลาหลังจากนั้นได้นำทองคำและโลหะหนักจำนวนหนึ่งมาสู่เปลือกโลก
อย่างไรก็ตาม ยังคงมีความไม่แน่นอนว่า โลหะหนักที่พบในเปลือกโลก มีสัดส่วนมากน้อยเพียงใดที่มาจากแกนโลก และเท่าใดที่มาจากอุกกาบาตในอวกาศ หลักฐานที่ชัดเจนแสดงให้เห็นว่า ฮีเลียมดั้งเดิมและไอโซโทปของเหล็กหนักมีการรั่วไหลจากแกนโลก แต่การตรวจสอบแหล่งกำเนิดของโลหะหนัก เช่น ทองคำ ยังคงเป็นเรื่องท้าทาย
เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิจัยได้มุ่งเน้นไปที่การศึกษาไอโซโทปของโลหะมีค่าที่เรียกว่า รูทีเนียม (ruthenium) ซึ่งเป็นธาตุที่มีรูปแบบไอโซโทปแตกต่างกันตามจำนวนนิวตรอน ไอโซโทปของรูทีเนียมในแกนโลกมีความแตกต่างเล็กน้อยจากที่พบในเปลือกโลก ความแตกต่างนี้มีขนาดเล็กมากจนยากต่อการตรวจจับด้วยวิธีทั่วไป แต่เมสสลิงและทีมวิจัยได้พัฒนาเทคนิคการวิเคราะห์ใหม่ที่สามารถแยกแยะความแตกต่างนี้ได้อย่างแม่นยำ
ทีมวิจัยได้นำเทคนิคนี้ไปใช้ในการวิเคราะห์หินภูเขาไฟจากเกาะฮาวาย และพบว่า รูทีเนียม-100 (ruthenium-100) มีปริมาณสูงกว่าที่พบในชั้นแมนเทิลโดยรอบอย่างมีนัยสำคัญ ไอโซโทปนี้มีลักษณะเฉพาะที่บ่งชี้ว่าเกิดจากแกนโลก การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่า โลหะมีค่าซึ่งเคลื่อนย้ายไปยังแกนโลกในช่วงที่โลกยังหลอมละลายเมื่อครั้งก่อตัว กำลังรั่วไหลออกจากแกนโลก โดยนอกจากรูทีเนียมแล้ว ยังรวมถึงโลหะอื่นๆ เช่น แพลเลเดียม (palladium) โรเดียม (rhodium) แพลตตินัม (platinum) และทองคำ (gold)
ถึงแม้ว่าโลหะมีค่าเหล่านี้จะไม่ปรากฏในปริมาณที่สูงมากนัก และมนุษย์ไม่สามารถขุดเจาะลงไปถึงแกนโลกที่อยู่ลึก 2,900 กิโลเมตร (1,800 ไมล์) เพื่อเข้าถึงแหล่งโลหะเหล่านี้ได้ แต่การค้นพบนี้ให้ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับกระบวนการทางธรณีวิทยาของโลก และอาจนำไปใช้ในการทำความเข้าใจดาวเคราะห์หินดวงอื่นๆ ในระบบสุริยะได้ด้วย
“ผลการวิจัยของเราไม่เพียงแสดงให้เห็นว่า แกนโลกไม่ได้แยกตัวออกจากส่วนอื่นของโลกอย่างสมบูรณ์ตามที่เคยสันนิษฐานไว้” Matthias Willbold นักธรณีเคมีจากมหาวิทยาลัยเกิททิงเงน กล่าว “เรายังสามารถพิสูจน์ได้ว่า วัสดุจำนวนมหาศาลจากชั้นแมนเทิลที่ร้อนจัด ซึ่งอาจมีน้ำหนักหลายร้อยล้านล้านเมตริกตัน มีต้นกำเนิดจากบริเวณรอยต่อระหว่างแกนโลกและชั้นแมนเทิล และเคลื่อนตัวขึ้นสู่พื้นผิวโลกจนก่อตัวเป็นเกาะกลางมหาสมุทร เช่น เกาะฮาวาย”
ผลการวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature ซึ่งเป็นก้าวสำคัญในการทำความเข้าใจการเคลื่อนย้ายของธาตุภายในโลก และอาจนำไปสู่การค้นพบใหม่เกี่ยวกับประวัติศาสตร์และโครงสร้างของดาวเคราะห์ของเราในอนาคต
อ้างอิง: