แม่เหล็กแรงสูง ทำไมคุณไม่ควรใช้เมื่อต้องมองหาอุกกาบาต

แม่เหล็กแรงสูง ได้เวลาทิ้งแม่เหล็กแล้ว นักล่าอุกกาบาต วิธีที่ใช้กันทั่วไปในการระบุหินอวกาศสามารถทำลายข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ได้ การสัมผัสแม้แต่แม่เหล็กขนาดเล็กกับอุกกาบาตสามารถลบบันทึกใดๆ ที่หินอาจเก็บไว้เกี่ยวกับสนามแม่เหล็กของตัวแม่ของมันได้ นักวิจัยรายงานในวารสารการวิจัยธรณีฟิสิกส์เดือนเมษายน: ดาวเคราะห์ และข้อกังวลนั้นไม่ได้เป็นไปตามทฤษฎี: ส่วนย่อยของอุกกาบาตบนดาวอังคารที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักดูเหมือนว่าจะถูกล้างความทรงจำแม่เหล็กไปแล้ว ทีมงานแสดงให้เห็น

นักวิทยาศาสตร์มักจะหันไปหาอุกกาบาตเพื่อมองโลกอื่นอย่างใกล้ชิด รวมทั้งทำความเข้าใจโลกของเราด้วย หินอวกาศอาจมีร่องรอยของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ส่วนประกอบทางเคมีสำหรับชีวิตและอีกมากมาย

นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์ Foteini Vervelidou ใช้อุกกาบาตจากดาวอังคาร ซึ่งเป็นชิ้นส่วนของดาวเคราะห์ที่ถูกระเบิดขึ้นสู่อวกาศด้วยแรงกระแทกและถูกแรงโน้มถ่วงของโลกจับไว้ในภายหลัง เพื่อศึกษาอดีตอันเก่าแก่ของมัน มีเพียงไม่กี่ร้อยคนที่รู้ว่ามีอยู่จริง หายากกว่ายังคงเป็นตัวอย่างที่มีแร่ธาตุซึ่งมีรอยประทับของสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์สีแดง ซึ่งพังทลายลงเมื่อประมาณ 3.7 พันล้านปีก่อน อุกกาบาตบนดาวอังคารที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่ทราบ ซึ่งมีอายุประมาณ 4.4 พันล้านปีก่อน จึงเป็นโอกาสที่น่าอัศจรรย์ในการศึกษาสนามแม่เหล็ก Vervelidou จาก MIT และสถาบัน Earth Physics of Paris กล่าว

แต่โอกาสดังกล่าวสามารถถูกทำลายได้อย่างง่ายดาย Vervelidou และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นแล้ว การคำนวณเชิงตัวเลขของทีมและการทดลองกับหินบนพื้นโลก ซึ่งเป็นที่มาของอุกกาบาต ยืนยันว่าการนำแม่เหล็กไปไว้ใกล้กับหินสามารถจัดเรียงสปินของอิเล็กตรอนในหินใหม่ได้ การจัดเรียงใหม่นั้นเขียนทับรอยประทับของสนามแม่เหล็กก่อนหน้า ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการทำให้เป็นแม่เหล็กใหม่

เครื่องมือระบุอุกกาบาต

ยิ่งไปกว่านั้น ดูเหมือนว่ากระบวนการนี้จะเกิดขึ้นบ่อยครั้ง ทีมตรวจสอบอุกกาบาต 9 ลูกที่พบในเวลาและสถานที่ต่างกันบนโลก พวกมันทั้งหมดคิดว่ามีต้นกำเนิดมาจากชิ้นส่วนที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่รู้จักของดาวอังคาร ซึ่งน่าจะแตกออกเมื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก ทั้งหมดถูกทำให้เป็น แม่เหล็กแรงสูง ใหม่

การค้นพบนี้เป็นเรื่องที่น่าเสียดาย แต่ก็ไม่น่าแปลกใจ เมลินดา ฮัตสัน นักอุตุนิยมวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยพอร์ตแลนด์สเตท ในรัฐโอเรกอน และภัณฑารักษ์ของห้องปฏิบัติการอุกกาบาต Cascadia ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าว “เกือบทุกคนอยากจะติดแม่เหล็กที่ด้านข้างของอุกกาบาตที่มีศักยภาพ”

เป็นไปได้ที่จะประเมินอุกกาบาตโดยไม่ทำลายคุณสมบัติทางแม่เหล็กของมัน Vervelidou ใช้เครื่องมือในห้องปฏิบัติการที่เรียกว่าเครื่องวัดความไว ซึ่งจะวัดว่าวัตถุจะตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กอย่างไร และมีรุ่นพกพา: เธอและทีมนักวิจัยอุกกาบาตใช้เครื่องนี้เพื่อค้นหาอุกกาบาตเกือบ 1,000 ชิ้นในการสำรวจครั้งล่าสุดในชิลี หวังว่า Vervelidou กล่าวว่าหินอวกาศเหล่านี้บางส่วนจะส่องให้เห็นอดีตแม่เหล็กของดาวอังคาร

อุปกรณ์เปลี่ยนรูปร่างเหล่านี้ลอมละลายและขึ้นรูปใหม่ด้วย แม่เหล็กแรงสูง

หุ่นยนต์โลหะเหลวที่เปลี่ยนรูปร่างได้อาจไม่ได้จำกัดอยู่แค่ในนิยายวิทยาศาสตร์อีกต่อไป

เครื่องจักรขนาดจิ๋วสามารถเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลวและย้อนกลับอีกครั้งเพื่อบีบในพื้นที่แคบและทำงานต่างๆ เช่น การบัดกรีแผงวงจร นักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 25 มกราคมใน Matter

คุณสมบัติการเปลี่ยนเฟสนี้ซึ่งสามารถควบคุมได้จากระยะไกลด้วยสนามแม่เหล็ก ต้องขอบคุณโลหะแกลเลียม นักวิจัยฝังโลหะด้วยอนุภาคแม่เหล็กเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของโลหะด้วยแม่เหล็ก วัสดุใหม่นี้สามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์พัฒนาหุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่มและยืดหยุ่นได้ ซึ่งสามารถส่องผ่านทางเดินแคบๆ และนำทางจากภายนอกได้

นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาซอฟต์โรบ็อตที่ควบคุมด้วยแม่เหล็กมาหลายปีแล้ว วัสดุที่มีอยู่ส่วนใหญ่สำหรับบอทเหล่านี้ทำจากวัสดุที่ยืดได้แต่แข็งซึ่งไม่สามารถผ่านช่องว่างที่แคบที่สุดได้ หรือของเหลวแม่เหล็กซึ่งเป็นของไหลแต่ไม่สามารถบรรทุกของหนักได้

ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยได้ผสมผสานทั้งสองวิธีหลังจากค้นพบแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ ปลิงทะเล “สามารถเปลี่ยนความแข็งของมันได้อย่างรวดเร็วและย้อนกลับได้” Carmel Majidi วิศวกรเครื่องกลแห่งมหาวิทยาลัย Carnegie Mellon ในพิตส์เบิร์กกล่าว “ความท้าทายสำหรับเราในฐานะวิศวกรคือการเลียนแบบสิ่งนั้นในระบบวัสดุเนื้ออ่อน”

ทีมงานจึงหันไปหาแกลเลียม ซึ่งเป็นโลหะที่หลอมละลายที่อุณหภูมิประมาณ 30 องศาเซลเซียส ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิห้องเล็กน้อย แทนที่จะต่อฮีตเตอร์เข้ากับก้อนโลหะเพื่อเปลี่ยนสถานะ นักวิจัยจะปล่อยให้ฮีตเตอร์สัมผัสกับสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเพื่อทำให้มันกลายเป็นของเหลว สนามแม่เหล็กสลับสร้างกระแสไฟฟ้าภายในแกลเลียม ทำให้มันร้อนขึ้นและหลอมละลาย วัสดุจะแข็งตัวเมื่อทิ้งไว้ให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง

เนื่องจากอนุภาคแม่เหล็กถูกโปรยไปทั่วแกลเลียม แม่เหล็กถาวรจึงสามารถลากไปรอบๆ ในรูปของแข็ง แม่เหล็กสามารถเคลื่อนที่วัสดุด้วยความเร็วประมาณ 1.5 เมตรต่อวินาที แกลเลียมที่ได้รับการอัพเกรดยังสามารถรับน้ำหนักได้ประมาณ 10,000 เท่าของน้ำหนัก

แม่เหล็กภายนอกยังสามารถควบคุมรูปแบบของเหลวได้ ทำให้ยืด แยก และรวมเข้าด้วยกัน แต่การควบคุมการเคลื่อนที่ของของไหลนั้นยากกว่า เนื่องจากอนุภาคในแกลเลียมสามารถหมุนได้อย่างอิสระและมีขั้วแม่เหล็กที่ไม่เรียงตัวกันอันเป็นผลมาจากการหลอมละลาย เนื่องจากทิศทางต่างๆ ของพวกมัน อนุภาคจึงเคลื่อนที่ไปในทิศทางต่างๆ กันเพื่อตอบสนองต่อแม่เหล็ก

Majidi และเพื่อนร่วมงานได้ทดสอบกลยุทธ์ของพวกเขาในเครื่องจักรขนาดเล็กที่ทำงานแตกต่างกัน ในการสาธิตโดยตรงจากภาพยนตร์เรื่อง Terminator 2 คนของเล่นหนีห้องขังด้วยการหลอมผ่านแท่งและแข็งตัวในรูปแบบเดิมโดยใช้แม่พิมพ์ที่อยู่นอกแท่ง

ในด้านที่ใช้งานได้จริง เครื่องหนึ่งเอาลูกบอลเล็กๆ ออกจากท้องมนุษย์จำลองด้วยการหลอมเหลวเล็กน้อยเพื่อห่อหุ้มวัตถุแปลกปลอมก่อนที่จะออกจากอวัยวะ แต่แกลเลียมจะกลายเป็นสารที่หนาในร่างกายมนุษย์โดยตัวของมันเอง เนื่องจากโลหะเป็นของเหลวที่อุณหภูมิร่างกายประมาณ 37°C โลหะอีกสองสามชนิด เช่น บิสมัทและดีบุกจะถูกเพิ่มเข้าไปในแกลเลียมในการใช้งานด้านชีวการแพทย์ เพื่อเพิ่มจุดหลอมเหลวของวัสดุ ผู้เขียนกล่าว ในการสาธิตอีกครั้ง วัสดุจะเหลวและชุบแข็งใหม่เพื่อบัดกรีแผงวงจร

Amir Jafari วิศวกรชีวการแพทย์จาก University of North Texas ใน Denton กล่าวว่า แม้ว่าวัสดุที่เปลี่ยนเฟสนี้จะเป็นก้าวสำคัญในแวดวงนี้ แต่คำถามยังคงมีอยู่เกี่ยวกับการใช้งานด้านชีวการแพทย์ เขากล่าวว่าความท้าทายที่ยิ่งใหญ่อย่างหนึ่งคือการควบคุมแรงแม่เหล็กภายในร่างกายมนุษย์ที่สร้างขึ้นจากอุปกรณ์ภายนอกอย่างแม่นยำ

“เป็นเครื่องมือที่น่าสนใจ” Nicholas Bira วิศวกรหุ่นยนต์แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าว ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษานี้เช่นกัน แต่เขากล่าวเสริมว่านักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาวิทยาการหุ่นยนต์แบบอ่อนกำลังสร้างวัสดุใหม่ๆ อยู่ตลอดเวลา

“นวัตกรรมที่แท้จริงที่จะเกิดขึ้นคือการรวมวัสดุนวัตกรรมต่างๆ เหล่านี้เข้าด้วยกัน”

นี่คือ 3 คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับแม่เหล็ก

แม่เหล็กคืออะไร?

• แม่เหล็กคือวัสดุที่ทำจากเหล็กซึ่งเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรง ทนทาน และมีสมรรถนะดีในการสร้างสรรค์สิ่งของต่างๆ เช่น เครื่องจักร อุปกรณ์ไฟฟ้า ตัวถังรถยนต์ และอื่นๆ

แม่เหล็กมีประโยชน์อะไรบ้าง?

• แม่เหล็กมีประโยชน์ในหลายด้าน เช่น ใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อผลิตเครื่องจักรและอุปกรณ์ต่างๆ ใช้สำหรับการก่อสร้างอาคาร สร้างสรรค์งานศิลปะและงานประดิษฐ์ นอกจากนี้ยังสามารถนำมาใช้ในการผลิตรถยนต์ บรรจุภัณฑ์ และเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ อีกด้วย

แม่เหล็กมีชนิดอะไรบ้าง?

• แม่เหล็กมีหลายชนิด เช่น แผ่นเหล็ก ท่อเหล็ก ลวดเหล็ก และเหล็กสแตนเลส แต่ละชนิดจะมีคุณสมบัติและการใช้งานที่แตกต่างกันไป ดังนั้น การเลือกใช้แม่เหล็กต้องพิจารณาตามการใช้งานและคุณสมบัติที่ต้องการให้ตรงตามการใช้งานในแต่ละกรณี

แหล่งที่มา

• sciencenews.org
• sciencealert.com

อัพเดตเรื่องราวข่าวสารเพิ่มเติม หรือ เรื่องราวแนะนำ