อะไรคือความแตกต่างสามประการระหว่างเสื้อคลุมด้านบนและด้านล่าง?

โลกเป็นดาวเคราะห์ที่มีพลวัต ประกอบด้วยชั้นต่างๆ ได้แก่ เปลือกโลก เสื้อคลุม และแกนกลาง เสื้อคลุมตัวเองเป็นโซนที่น่าสนใจ โดยมีความแตกต่างระหว่างเสื้อคลุมด้านบนและด้านล่าง ช่วยให้เรียนรู้คำจำกัดความของเสื้อคลุมด้านบนและด้านล่าง พร้อมกับลักษณะที่แตกต่าง เพื่อให้เข้าใจพฤติกรรมทางธรณีวิทยาของโลกมากขึ้น

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

เสื้อคลุมคือชั้นภายในของโลกระหว่างเปลือกโลกหรือพื้นผิวกับแกนในสุด เสื้อคลุมด้านบนและด้านล่างแตกต่างกันในตำแหน่ง อุณหภูมิ และความดัน

คุณอาจจำการสร้างแบบจำลองของโลกในชั้นประถมศึกษาจากดินเหนียว โมเดลนั้นจะมีช่องตัด ซึ่งน่าจะแสดงสามชั้นที่แตกต่างกัน: เปลือกโลก เสื้อคลุม และแกนกลาง อย่างไรก็ตาม ลักษณะที่แท้จริงขององค์ประกอบภายในของโลกนั้นซับซ้อนกว่า

ชั้นนอกสุดและบางที่เรียกว่าเปลือกโลกเป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตบนโลก มันคือพื้นผิวที่คุณเดิน และเป็นภูเขาและภูมิประเทศอื่นๆ ที่คุณเห็น แม้ว่าชั้นนี้จะดูกว้างใหญ่ เปลือกโลกมีสัดส่วนเพียง 1 เปอร์เซ็นต์ของดาวเคราะห์ทั้งหมด

เสื้อคลุมอยู่ใต้เปลือกโลก ภูมิภาคนี้คิดเป็นประมาณ 84 เปอร์เซ็นต์ของโลก เปลือกโลกและส่วนหนึ่งของเสื้อคลุมด้านบนเคลื่อนตัวไปรอบๆ เนื่องจากการพาความร้อนภายในโลก สิ่งนี้เรียกว่าการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกทำให้เกิดแผ่นดินไหวและก่อตัวเป็นภูเขา ความร้อนเกิดจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีที่อยู่ลึกเข้าไปในโลก เมื่อเวลาผ่านไป การพาความร้อนนี้ได้เปลี่ยนการจัดเรียงของทวีป การขึ้นและลงของวัสดุในเสื้อคลุมอย่างค่อยเป็นค่อยไปสามารถทำให้เกิดแมกมาผ่านภูเขาไฟที่ปะทุ ระหว่างเสื้อคลุมด้านบนและแกนกลางคือเสื้อคลุมด้านล่าง

ใต้เสื้อคลุมด้านล่าง แกนกลางประกอบขึ้นเป็นศูนย์กลางของโลกและประกอบด้วยเหล็กและนิกเกิลเป็นส่วนใหญ่ ชั้นนอกสุดของมันคือของเหลว แต่ชั้นในสุดของมันคือของแข็งเนื่องจากแรงดันที่เหลือเชื่อ แกนนี้คิดว่าจะหมุนได้เร็วกว่าชั้นอื่นๆ ของโลก สันนิษฐานว่าประกอบด้วยธาตุเหล็กเป็นส่วนใหญ่ แต่การค้นพบใหม่เผยให้เห็นพฤติกรรมแปลก ๆ ของแร่ธาตุ นักวิทยาศาสตร์คิดว่าที่มาของสนามแม่เหล็กโลกเกิดจากการพาความร้อนของแกนนอกที่หลอมละลาย ซึ่งสามารถแทนที่กระแสไฟฟ้าที่ไหลอยู่ได้

คำจำกัดความของเสื้อคลุมด้านบนเป็นเพียงชั้นใต้เปลือกโลกเท่านั้น องค์ประกอบของเสื้อคลุมประกอบด้วยซิลิเกตที่เป็นของแข็งเป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตามมีบริเวณที่หลอมละลาย เสื้อคลุมส่วนบนจึงมีความหนืด โดยมีลักษณะเฉพาะทั้งแบบแข็งและแบบพลาสติก ชั้นบนพร้อมกับเปลือกโลกประกอบด้วยสิ่งที่เรียกว่าเปลือกโลก เปลือกโลกมีความหนาประมาณ 120 ไมล์หรือ 200 กิโลเมตร นี่คือที่ที่มีแผ่นเปลือกโลก ใต้ธรณีภาค คุณจะพบกับแอสทีโนสเฟียร์ ธรณีภาคจะร่อนเหนือแอสเธโนสเฟียร์เป็นชุดของแผ่นเปลือกโลก ความลึกของเสื้อคลุมด้านบนอยู่ระหว่าง 250 ถึง 410 ไมล์ (403 ถึง 660 กม.) ที่ระดับความลึกนี้ หินสามารถกลายเป็นหินหนืดได้ จากนั้นแมกมาก็เพิ่มขึ้นเนื่องจากการพาความร้อน และเมื่อมันแผ่ขยายออกไปก็ก่อตัวเป็นเปลือกของพื้นมหาสมุทร แมกมาซิลิเกตส่วนใหญ่นี้ยังมีคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายอยู่ด้วย การรวมกันนี้ส่งผลให้หินละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่าที่ไม่มีคาร์บอนไดออกไซด์

คำจำกัดความของเสื้อคลุมด้านล่างคือบริเวณภายในโลกที่อยู่ใต้เสื้อคลุมชั้นบน ในระดับนี้ มีแรงกดมากกว่าในเสื้อคลุมด้านบนมาก ดังนั้นเสื้อคลุมด้านล่างจึงมีความหนืดน้อยกว่า เสื้อคลุมชั้นล่างเพียงอย่างเดียวประกอบด้วยประมาณร้อยละ 55 ของปริมาตรของโลก เสื้อคลุมด้านล่างมีความลึกประมาณ 410 ถึง 1,796 ไมล์ (หรือ 660 ถึง 2,891 กม.) ต้นน้ำลำธารของมันอยู่ใต้เสื้อคลุมส่วนบนสร้างเขตการเปลี่ยนแปลง ขอบเขตของคอร์-แมนเทิลถูกกำหนดไว้ที่จุดที่ลึกที่สุดของแมนเทิลชั้นล่าง องค์ประกอบของเสื้อคลุมด้านล่างประกอบด้วย perovskite ที่อุดมด้วยธาตุเหล็ก ซึ่งเป็นแร่ซิลิเกตที่เป็นเฟอร์โรแมกเนเซียน ซึ่งเป็นแร่ซิลิเกตที่มีมากที่สุดในโลก แต่ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์คิดว่า perovskite มีอยู่ในสถานะต่างๆ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดันในเสื้อคลุมด้านล่าง เสื้อคลุมด้านล่างต้องเผชิญกับแรงกดดันพิเศษที่ส่งผลต่อพฤติกรรมของแร่ธาตุ ระยะหนึ่งของ perovskite จะไม่มีธาตุเหล็ก ตัวอย่างเช่น อีกระยะหนึ่งที่เป็นไปได้คืออุดมไปด้วยธาตุเหล็กและมีโครงสร้างหกเหลี่ยม สิ่งนี้เรียกว่า H-phase perovskite นักวิทยาศาสตร์ยังคงทำการวิจัยแร่ธาตุใหม่ๆ ที่อาจแปลกใหม่ซึ่งอยู่ลึกเข้าไปในเสื้อคลุมด้านล่าง เห็นได้ชัดว่าภูมิภาคนี้มีการค้นพบใหม่ที่น่าสนใจในอีกหลายปีข้างหน้า

ศาสตร์แห่งแผ่นดินไหวช่วยให้เข้าใจโครงสร้างภายในของโลก ข้อมูลจากแผ่นดินไหววิทยาสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับความลึก ความดัน และอุณหภูมิของเสื้อคลุม และการเปลี่ยนแปลงของแร่ธาตุที่เกิดจากสิ่งเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาลักษณะของเสื้อคลุมผ่านความเร็วคลื่นไหวสะเทือนหลังเกิดแผ่นดินไหว คลื่นเหล่านี้เคลื่อนที่เร็วขึ้นในวัสดุที่มีความหนาแน่นมากขึ้น ซึ่งมีความลึกและแรงดันมากกว่า พวกเขาสามารถศึกษาการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติความยืดหยุ่นของเสื้อคลุมที่ขอบเขตที่เรียกว่าความไม่ต่อเนื่องของแผ่นดินไหว ความไม่ต่อเนื่องของคลื่นไหวสะเทือนแสดงถึงความเร็วของคลื่นไหวสะเทือนที่กระโดดข้ามพรมแดนอย่างกะทันหัน ในกรณีที่พบ perovskite ในเสื้อคลุม มีความต่อเนื่องของแผ่นดินไหวที่แยกเสื้อคลุมด้านล่างออกจากเสื้อคลุมด้านบน ด้วยวิธีการต่างๆ เหล่านี้ เช่นเดียวกับการทดลองในห้องปฏิบัติการและการจำลอง ทำให้สามารถเปรียบเทียบและเปรียบเทียบชั้นบนทั้งสองของเสื้อคลุมได้ เสื้อคลุมด้านบนและด้านล่างมีความแตกต่างกันสามประการ

ความแตกต่างแรกระหว่างเสื้อคลุมด้านบนและเสื้อคลุมด้านล่างคือตำแหน่ง เสื้อคลุมด้านบนติดกับเปลือกโลกเพื่อสร้างเปลือกโลกในขณะที่เสื้อคลุมด้านล่างไม่เคยสัมผัสกับเปลือกโลก อันที่จริง เสื้อคลุมส่วนบนพบว่ามีน้ำตาในบางพื้นที่ เช่น แผ่นเปลือกโลกอินเดีย ซึ่งชนกับแผ่นเปลือกโลกเอเชียทำให้เกิดแผ่นดินไหวร้ายแรงหลายครั้ง รอยฉีกขาดเหล่านี้เกิดขึ้นหลายจุดในเสื้อคลุมด้านบน บริเวณเปลือกโลกเหนือน้ำตาเหล่านี้ได้รับความร้อนจากเปลือกโลกมากกว่าพื้นที่อื่น และในบริเวณที่มีเปลือกโลกที่อุ่นกว่า แผ่นดินไหวจะไม่แพร่หลายมากนัก หลักฐานจากการวิจัยชี้ให้เห็นว่าเปลือกโลกและชั้นบนในทิเบตตอนใต้มีความเกี่ยวข้องกันอย่างมาก ข้อมูลเช่นนี้สามารถช่วยในการประเมินความเสี่ยงจากแผ่นดินไหวได้

อุณหภูมิเป็นหนึ่งในความแตกต่างระหว่างชั้นบนทั้งสองของเสื้อคลุม อุณหภูมิของเสื้อคลุมด้านบนอยู่ในช่วง 932 ถึง 1,652 องศาฟาเรนไฮต์ (หรือ 500 ถึง 900 องศาเซลเซียส) ในทางตรงกันข้าม อุณหภูมิของเสื้อคลุมที่ต่ำกว่านั้นสูงถึง 7,230 องศาฟาเรนไฮต์หรือ 4,000 องศาเซลเซียส

แรงกดคือความแตกต่างอย่างมากระหว่างเสื้อคลุมด้านบนและด้านล่าง ความหนืดของเสื้อคลุมด้านบนมากกว่าความหนืดของเสื้อคลุมด้านล่าง เนื่องจากมีแรงกดที่เสื้อคลุมตอนบนน้อยกว่า ความดันของเสื้อคลุมด้านล่างนั้นยิ่งใหญ่กว่ามาก อันที่จริงความดันของเสื้อคลุมด้านล่างมีตั้งแต่ 237,000 เท่าของความดันบรรยากาศไปจนถึงความดันบรรยากาศสูงถึง 1.3 ล้านเท่า! แม้ว่าอุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างมากในเสื้อคลุมด้านล่างและสามารถละลายหินได้ แต่แรงดันที่มากขึ้นจะช่วยป้องกันการหลอมละลายได้มาก

สิ่งสำคัญคือต้องศึกษาลักษณะของชั้นต่างๆ ของโลก เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าปฏิสัมพันธ์ของพวกมันส่งผลต่อชีวิตบนพื้นผิวอย่างไร ความรู้ที่ดีขึ้นเกี่ยวกับเสื้อคลุมด้านบนและด้านล่างสามารถช่วยในความเสี่ยงจากแผ่นดินไหวได้ นักธรณีวิทยาสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความหนืดของหินหลอมเหลวและคุณลักษณะของหินที่หลอมละลายได้ภายใต้แรงดันและความลึกที่เพิ่มขึ้น การทำความเข้าใจชั้นต่างๆ ของโลกยังช่วยในการกำหนดว่าโลกก่อตัวอย่างไร ในขณะที่ผู้คนยังไม่สามารถเจาะส่วนลึกของโลกในแบบที่พวกเขาทำกับทะเลและอวกาศได้ แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ทำให้สามารถทำนายคุณสมบัติที่แปลกใหม่ของเสื้อคลุมด้านบนและด้านล่างได้