เทคนิคที่จำลองสภาพของเปลือกโลกที่ระดับความลึกมากกว่า 2,000 กม. สามารถช่วยนักวิจัยจำลองยุคแรกสุดของโลกเมื่อแมกมาปกคลุมพื้นผิวของมัน เทคนิคซึ่งรวมการทดลองการกระแทกด้วยเลเซอร์กับการวัดด้วยเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระด้วยรังสีเอกซ์ ให้ข้อมูลความละเอียดระดับนาโนวินาทีเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในวัสดุซิลิเกตที่ความดันและอุณหภูมิสูงมาก
งานนี้ช่วยเพิ่มความเข้าใจของเราเกี่ยวกับ
ขอบเขตของแกนกลาง-แมนเทิลในปัจจุบัน และอาจทำให้กระจ่างถึงสภาวะภายใน “ซุปเปอร์เอิร์ธ” ซึ่งเป็นดาวเคราะห์นอกระบบที่มีหินคล้ายกับโลกแต่มีขนาดที่ใหญ่กว่า ดาวเคราะห์ภาคพื้นดินเช่นโลกมีเสื้อคลุมที่มีซิลิเกตและแกนที่อุดมด้วยธาตุเหล็ก โครงสร้างนี้คิดว่าเป็นผลจากกระบวนการสร้างความแตกต่างของวัสดุต่างๆ ที่เกิดขึ้นในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาดาวเคราะห์ ซึ่งรวมถึงการสลายตัวด้วยรังสีของนิวไคลด์ที่มีอายุสั้นและเหตุการณ์ช็อกจำนวนมาก กระบวนการเหล่านี้ร่วมกันสร้างอุณหภูมิที่สูงพอที่จะรักษามหาสมุทรแมกมาทั่วทั้งโลก
เพื่อให้เข้าใจถึงสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงเวลานี้ในประวัติศาสตร์ของโลกและดาวเคราะห์หินอื่นๆ ได้ดีขึ้น นักวิจัยจำเป็นต้องวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพของซิลิเกตเหลวภายใต้สภาวะที่คล้ายคลึงกัน การศึกษาดังกล่าวสามารถช่วยกำหนดองค์ประกอบและที่มาของโดเมนที่หลอมเหลวหรือบางส่วนที่หลอมเหลวของซิลิเกตเหลวที่มีอยู่ในชั้นบนของโลกในปัจจุบัน และอาจเป็นไปได้ที่ขอบเขตระหว่างเสื้อคลุมและแกนแมกมาติก ซึ่งเป็นร่องรอยของยุคดึกดำบรรพ์เหล่านั้น
กำจัดอุปกรณ์ที่มีสภาพสุดโต่งอุณหภูมิที่สูงถึง 6000 K และความดันมากกว่า 100 GPa นั้นสร้างได้ยากในห้องปฏิบัติการ ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยซอร์บอนน์และ มหาวิทยาลัย เกรอน็อบล์-แอลป์ในฝรั่งเศส ร่วมกับเพื่อนร่วมงานที่ห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติ SLACของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯได้พัฒนาวิธีการทางเลือกที่ไม่จำเป็น
ต้องใช้เครื่องมือวัดความดันสูงพิเศษ/อุณหภูมิสูง .
เทคนิคใหม่นี้เกี่ยวข้องกับการส่งคลื่นกระแทกผ่านตัวอย่างแมกนีเซียมซิลิเกตอสัณฐานก่อนโดยใช้เลเซอร์ออปติคัล ขั้นตอนนี้ดำเนินการที่แหล่งกำเนิดแสง Linac Coherent ของ SLAC(LCLS) เลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ X-ray (XFEL) บีบอัดตัวอย่างให้มีความดันสูงถึง 130 GPa และให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 6000 K แก้วซิลิเกตจะเปลี่ยนเป็นของเหลว
จากนั้น พวกเขาทิ้งระเบิดตัวอย่างด้วยชีพจรเอ็กซ์เรย์ femtosecond ที่เร็วมากจาก LCLS ในช่วงเวลาที่แม่นยำเมื่อคลื่นกระแทกไปถึงความดันและอุณหภูมิที่ต้องการ รังสีเอกซ์เหล่านี้สร้างยอดการเลี้ยวเบนที่แม่นยำสองจุดในขณะที่กระจัดกระจายออกจากตัวอย่าง ทำให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบได้ว่าอะตอมในตัวอย่างจัดเรียงตัวเองอย่างไรที่ความดันและอุณหภูมิสูงขนาดนั้น ลายนิ้วมือสเปกตรัมที่ได้นั้นสัมพันธ์กับการเปลี่ยนจากการประสานงานของอะตอมออกซิเจนรอบอะตอมของซิลิกอนสี่เท่าเป็นหกเท่า
นอกเหนือจากการจัดเรียงอะตอมใหม่นี้ นักวิจัยไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่สำคัญอื่น ๆ ในการหลอมซิลิเกตที่ความดันสูงถึง 130 GPa ซึ่งเป็นการค้นพบที่ควรมีความสำคัญสำหรับการสร้างแบบจำลองวัสดุเหล่านี้ให้ดีขึ้นภายใต้สภาวะที่อยู่ลึกลงไปในโลกการทดลองแรงดันสูงทำให้กระจ่างที่แกนชั้นนอกของโลกทีมงานได้สำรองผลลัพธ์ด้วยการวัดที่ได้รับก่อนหน้านี้ในการวิเคราะห์ทั่งเพชรแบบทั่วไป ซึ่งตัวอย่างที่เป็นของแข็งซิลิเกตจะถูกบดอัดจนเป็นความดันสูงที่อุณหภูมิห้อง และการจำลองไดนามิกของโมเลกุล
สร้างยุคแรกๆ ของโลกขึ้นมาใหม่Guillaume Morard
หัวหน้าทีมวิจัย กล่าวว่า “จากการทดลองของเรา เราสามารถสำรวจวัสดุทางธรณีฟิสิกส์ที่อุณหภูมิและความดันสูงมากซึ่งพบได้ลึกลงไปในโลก เพื่อระบุลักษณะโครงสร้างของเหลวของพวกมันและเรียนรู้ว่าพวกมันมีพฤติกรรมอย่างไร” Guillaume Morard หัวหน้าทีม วิจัยอธิบาย “การศึกษาเหล่านี้จะช่วยให้เราสามารถสร้างโลกในยุคแรกๆ ขึ้นมาใหม่และเข้าใจกระบวนการที่หล่อหลอมโลกของเรา”
ขณะนี้นักวิจัยวางแผนที่จะทำซ้ำการทดลองด้วยพลังงานเอ็กซ์เรย์ที่สูงขึ้น สิ่งนี้จะช่วยให้พวกเขาสามารถวัดวิธีการจัดเรียงอะตอมใหม่ในซิลิเกตเหลวได้แม่นยำยิ่งขึ้น พวกเขายังหวังว่าจะลองใช้แรงดันและอุณหภูมิที่สูงขึ้น “การศึกษาหลังนี้จะมีความสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจว่าของเหลวและแก้วซิลิเกตมีพฤติกรรมอย่างไรในดาวเคราะห์ซุปเปอร์เอิร์ธ” มอราร์ดกล่าว
ความชื้นที่เก็บเกี่ยวจากบรรยากาศในเวลากลางคืนโดยไฮโดรเจลสามารถใช้เพื่อทำให้แผงโซลาร์เซลล์เย็นลงในระหว่างวัน ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีคิงอับดุลลาห์ (KAUST) ในซาอุดิอาระเบียและมหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคฮ่องกง (PolyU) ผู้สร้างไฮโดรเจลจากส่วนผสมของท่อนาโนคาร์บอนในโพลีเมอร์กับเกลือแคลเซียมคลอไรด์ดูดความชื้น กล่าว เทคโนโลยีนี้อาจเป็นวิธีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในการเพิ่มการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และทำให้อุปกรณ์อื่นๆ เย็นลง
แผงโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ (PV) ปัจจุบันผลิตพลังงานมากกว่า 600 GW ของโลก และตัวเลขนี้คาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 1500 GW ภายในปี 2568 และ 3000 GW ภายในปี 2573 ในขณะที่พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานสะอาดมาก อุดมสมบูรณ์ ไม่รู้จักเหนื่อย และเชิงพาณิชย์ เซลล์ PV ที่มีซิลิกอนสามารถแปลงระหว่าง 6–25% ของแสงแดดที่ถูกดูดซับเป็นกระแสไฟฟ้าเท่านั้น ส่วนที่เหลือจะเปลี่ยนเป็นความร้อนเหลือทิ้ง ซึ่งจะเพิ่มอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์ได้ถึง 40 °C ทำให้เซลล์มีประสิทธิภาพน้อยลง และสามารถทำลายเซลล์ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพอากาศร้อน ซึ่งปัญหาร้ายแรงกว่าในพื้นที่ที่มีอุณหภูมิปานกลาง
เทคโนโลยีในปัจจุบันในการทำให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์เย็นลงนั้นรวมถึงการทำความเย็นหรือการปรับอากาศ แต่สิ่งเหล่านี้อาจต้องการพลังงานมาก ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำก็มีอยู่เช่นกัน แต่พวกมันต้องการแหล่งน้ำที่เพียงพอ เช่นเดียวกับถังเก็บน้ำ และเครือข่ายท่อและปั๊มที่ซับซ้อน
Credit : experiencethejoy.net expertlistbuilding.com fairytalefavors.net fioredicappero.com forumperekur.com
