يقول العلماء إن هيكلًا مخفيًا قد يكون موجودًا داخل قلب الأرض

في أعماق قلب الأرض، يكتشف العلماء دلائل على وجود بنية مخفية تتحدى النماذج القديمة لباطن الكوكب.

بعيدًا عن السطح، وبعيدًا عن متناول الحفر، قد يحتوي قلب الأرض على طبقة لم تكن معروفة سابقًا.

ويعتقد العلماء الآن أن مركز الأرض ليس كرة موحدة واحدة، بل هو بنية أكثر تعقيدا، مع منطقة مميزة مدفونة داخل النواة الداخلية الصلبة. تُعيد هذه المنطقة، التي يُشار إليها غالبًا باسم “النواة الداخلية الأعمق”، تشكيل كيفية فهم الباحثين لأعمق المناطق الداخلية للكوكب، وقد تحمل أدلة حول كيفية تشكل الأرض منذ مليارات السنين.

تنقسم الأرض تقليديًا إلى أربع طبقات: القشرة، والوشاح، واللب الخارجي، واللب الداخلي. وقالت المؤلفة الرئيسية جوان ستيفنسون، وهي باحثة دكتوراه في جامعة كاليفورنيا: “لقد تعلمنا تقليديًا أن الأرض تتكون من أربع طبقات رئيسية”. الجامعة الوطنية الأسترالية (أنو). “لقد تم اقتراح فكرة وجود طبقة متميزة أخرى منذ عقدين من الزمن، ولكن البيانات كانت غير واضحة للغاية.”

دراسة نشرت عام 2020 من قبل باحثين في الجامعة الوطنية الأسترالية (ANU) في مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأرض الصلبة تم تحديد علامات على وجود طبقة إضافية داخل النواة الداخلية، مما يشير إلى بنية أكثر تعقيدًا في مركز الأرض.

فحص اللب الداخلي باستخدام الموجات الزلزالية

اللب الداخلي عبارة عن كرة صلبة كثيفة مصنوعة في معظمها من الحديد والنيكل، وتتجاوز درجات الحرارة فيها 5000 درجة مئوية (9000 درجة فهرنهايت). وعلى الرغم من أنها تمثل حوالي 1% فقط من حجم الأرض، إلا أنها توفر رؤى مهمة حول تاريخ الكوكب. ولأنه لا يمكن ملاحظتها بشكل مباشر، يدرسها العلماء باستخدام الموجات الزلزالية الناتجة عن الزلازل. تنتقل هذه الموجات بسرعات مختلفة اعتمادًا على المواد التي تمر عبرها.

قام فريق الجامعة الوطنية الأسترالية بتحليل عقود من البيانات الزلزالية باستخدام خوارزمية متقدمة اختبرت آلاف النماذج. وبدلاً من حساب متوسط ​​البيانات، التي يمكن أن تخفي سمات دقيقة، قاموا بفحص أنماط الموجات عن كثب. كشف هذا النهج عن تحول في السلوك الزلزالي على بعد حوالي 650 كيلومترًا (حوالي 400 ميل) من مركز الأرض، مما يشير إلى وجود حدود داخل النواة الداخلية.

دليل على وجود منطقة مركزية متميزة

أحد الأدلة المهمة يأتي من تباين الخواص، مما يعني أن الموجات الزلزالية تتحرك بسرعات مختلفة اعتمادًا على اتجاهها. في العديد من النماذج، تنتقل الموجات بشكل أسرع على طول محور دوران الأرض مقارنة بخط الاستواء. وفي هذه المنطقة المركزية التي تم تحديدها حديثا، يتغير هذا النمط.

تحدث أبطأ سرعات الموجات عند زاوية تبلغ حوالي 54 درجة بالنسبة لمحور الدوران، مما يشير إلى محاذاة مختلفة لبلورات الحديد.

وأوضحت المؤلفة الرئيسية جوان ستيفنسون أن هذا الاختلاف قد يعكس الأحداث الكبرى في ماضي الأرض. وقال ستيفنسون: “لقد وجدنا أدلة قد تشير إلى حدوث تغيير في بنية الحديد، وهو ما يشير ربما إلى حدثين تبريد منفصلين في تاريخ الأرض”. وأضافت أن هذه الطبقة المخفية يمكن أن تعكس “حدثًا دراميًا غير معروف في تاريخ الأرض”، على الرغم من أن طبيعتها الدقيقة لا تزال غير مؤكدة.

تأكيد مستقل من التقنيات الجديدة

وجاء المزيد من الدعم في عام 2023 من دراسة أجريت في اتصالات الطبيعة التي تستخدم تقنية زلزالية مختلفة. فبدلاً من التركيز فقط على موجات الزلزال المباشرة، وقام الباحثون بتحليل الإشارات النادرة التي ترتد عبر الأرض عدة مرات. تمر بعض هذه الموجات عبر القلب لمدة تصل إلى خمس مرات، مما يوفر معلومات أكثر تفصيلاً.

كشفت هذه الإشارات المتكررة عن منطقة مركزية مماثلة يبلغ عرضها حوالي 650 كيلومترًا (حوالي 400 ميل). في هذه المنطقة، أظهرت الموجات الزلزالية مرة أخرى اختلافات في الاتجاه، حيث حدثت أبطأ السرعات عند حوالي 50 درجة بالنسبة لمحور دوران الأرض. وبدا الجزء المحيط بالنواة الداخلية أكثر تجانسا، مع اختلاف اتجاهي أضعف.

يمكن أن تساعد هذه النتائج في حل سبب عدم تطابق بعض التجارب السابقة مع النماذج الحالية لباطن الأرض.

لقد اشتبه العلماء منذ فترة طويلة في وجود طبقة أعمق داخل النواة الداخلية، مع وجود أدلة سابقة تشير إلى أن بلورات الحديد هناك قد تكون مرتبة بطرق مختلفة.

التداعيات والشكوك المتبقية

يمكن أن تساعد هذه النتائج في حل سبب عدم تطابق بعض التجارب السابقة مع النماذج الحالية لباطن الأرض. ومع ذلك، يعترف الباحثون بأنه لا يزال هناك عمل يتعين القيام به. وكتب فريق الجامعة الوطنية الأسترالية: “نحن مقيدون بتوزيع الزلازل العالمية ومستقبلاتها، خاصة عند القطبين المتقابلين”، مشيرين إلى أن الفجوات في البيانات يمكن أن تقلل الثقة في بعض النماذج.

قد تسد الدراسات المستقبلية هذه الفجوات في البيانات، مما يمنح الباحثين صورة أوضح للأحداث المسجلة في أعماق تاريخ الأرض المبكر. ولكن حتى مع البيانات الحالية، فإن الآثار المترتبة على ذلك هائلة.

“إنه أمر مثير للغاية، وقد يعني أنه يتعين علينا إعادة كتابة الكتب المدرسية!” لاحظ ستيفنسون.

مراجع:

“الدليل على النواة الداخلية الأعمق: بحث قوي عن المعلمات عن تباين الخواص المتغير شعاعيًا باستخدام خوارزمية الجوار” بقلم ج. ستيفنسون، وإتش تكاليتش، وإم. سامبريدج، 7 ديسمبر 2020، مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأرض الصلبة.
دوى: 10.1029/2020JB020545

“موجات مترددة تصل إلى خمسة أضعاف عبر مركز الأرض ونواة داخلية داخلية متباينة الخواص بشكل واضح” بقلم ثانه سون فام، وهيرفوي تكاليتش، 21 فبراير 2023، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-023-36074-2

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.