5 دقیقه
این تصویر در نگاه نخست شبیه لکهای محو روی یک اسکن پزشکی به نظر میرسد. اما زیر آن تیرگی ممکن است یادگاری سیارهای پنهان باشد: تکههایی از پوسته اقیانوسی که آنقدر به درون زمین فرو رفتهاند که اکنون در جایی آرام گرفتهاند که هسته بیرونی مذاب با گوشته سنگی تماس دارد. لرزهشناسانی که از ایستگاههای قطب جنوب استفاده کردهاند میگویند این لکههای نازک و چگال، در عمقی حدود ۲۹۰۰ کیلومتر، نواحی با سرعت بسیار پایین ایجاد میکنند و شاید بخش بزرگی از پیرامون هسته زمین را دربر گرفته باشند.
تیم پژوهشی چگونه کالبد پنهان زمین را خواند
امواج لرزهای تنها پرتوهای ایکس کاربردی برای بررسی اعماق زمین هستند. از سال ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۲، گروهی به سرپرستی پژوهشگرانی از جمله سامانتا هنسن و ادوارد گارنرو از ۱۵ ایستگاه پایش که در یخهای قطب جنوب نصب شده بودند استفاده کردند تا هزاران سیگنال زمینلرزه را که از نیمکره جنوبی عبور میکردند ثبت کنند. زمان رسیدن این امواج و تغییر شکل آنها، تفاوتهای ترکیبی و دمایی درون سیاره را آشکار میکند.
در جاهایی که امواج لرزهای بهطور چشمگیری کند میشوند، ژئوفیزیکدانان آن ساختار را ناحیه با سرعت بسیار پایین یا ULVZ مینامند. این نواحی ULVZ در برخی نقاط به صورت لایههایی نازک با ضخامت چند کیلومتر و در نقاطی دیگر با ضخامت دهها کیلومتر دیده میشوند. این تغییرپذیری بسیار قابل توجه است. در بعضی مکانها، ناهمواری این ناهنجاریها نسبت به هسته، کمابیش همارز کوههایی سر به فلک کشیده است و احتمال دارد تا پنج برابر ارتفاع کوه اورست باشد.
پژوهشگران در یکی از ایستگاهها، به عنوان بخشی از تحقیقات درباره کوههای ترانسآنتارکتیک، تجهیزات لرزهای را در محل نصب میکنند.
چرا پوسته اقیانوسی بهترین نامزد است
راههای متعددی وجود دارد که میتواند رفتار امواج لرزهای را غیرعادی کند. تفاوتهای دمایی میتوانند سرعت را تغییر دهند. ذوب جزئی نیز چنین اثری دارد. اما ترکیب سنگها حتی اهمیت بیشتری دارد. این تیم استدلال میکند که منسجمترین توضیح برای الگویی که نقشهبرداری کردهاند، پوسته اقیانوسی بازیافتشدهای است که مدتها پیش به درون گوشته فرو رفته و اکنون در امتداد مرز هسته و گوشته پخش شده است.
چرا کف اقیانوس؟ زیرا پوسته اقیانوسی بازالتی از سنگهای گوشته پیرامون خود چگالتر است و از نظر شیمیایی نیز تفاوت دارد. وقتی چنین موادی بهوسیله زمینساخت صفحهای و همرفت گوشته به پایین منتقل میشوند، میتوانند در اعماق زمین به صورت لایهای قابل تشخیص باقی بمانند. شبیهسازیهای عددی که همزمان با تحلیل لرزهای انجام شدهاند نشان میدهند جریانهای همرفتی میتوانند لکههایی از بازالت فروراندهشده را از نواحی فرورانش امروزی دور کنند و دوباره آنها را نزدیک مرز هسته و گوشته بر جای بگذارند.
حرکت سنگها در گوشته.
نویسندگان با احتیاط سخن میگویند. نتیجهگیری درباره نوع سنگ از روی سرعت لرزهای روشی غیرمستقیم است. توضیحهای جایگزین، مانند ناهنجاریهای شیمیایی موضعی یا نواحی دارای ذوب جزئی، هنوز کنار گذاشته نشدهاند. با این حال، فرضیه پوسته اقیانوسی میتواند ماهیت نازک، چگال و گسترده جانبی بسیاری از نواحی ULVZ ثبتشده در زیر نیمکره جنوبی را توضیح دهد.
پیامدها برای گرما، مغناطیس و فرایندهای سطحی
اگر کف اقیانوس باستانی واقعا پیرامون هسته را پوشانده باشد، پیامدهای آن در سراسر سامانههای زمین به سمت بالا گسترش خواهد یافت. هسته از گوشته بالایی خود داغتر و چگالتر است. شیوه خروج گرما از هسته به درون گوشته، الگوهای همرفتی آنجا را کنترل میکند و این الگوها نیز به نوبه خود بر فعالیت آتشفشانی بلندمدت و ژئودینامویی اثر میگذارند که میدان مغناطیسی زمین را پایدار نگه میدارد. وجود لایهای با ترکیب شیمیایی متفاوت در مرز هسته، جریان گرما را به صورت محلی تغییر میدهد و ممکن است نقاط داغ حرارتی یا موانعی ایجاد کند که ستونهای گوشتهای را شکل میدهند.
از نظر کاربردی، یک لایه پیچیدهشده از پوسته باستانی میتواند به توضیح تفاوتهای منطقهای گیجکننده در دینامیک گوشته کمک کند و پیوندی میان زمینساخت سطحی و فرایندهای اعماق زمین فراهم آورد. این یافته مسیر آزمایشهای تازهای را باز میکند: آرایههای لرزهای متراکمتر، گسترش استقرار تجهیزات در قطب جنوب و مدلسازی دقیقتر شکل موجها که بتواند هندسه و ترکیب نواحی ULVZ را بهتر آشکار کند.
دیدگاه کارشناس
دکتر ماریا اورتگا، ژئوفیزیکدانی که در این مطالعه مشارکت نداشته است، این یافته را در چشماندازی گستردهتر قرار میدهد. «این پژوهش از یکی از شفافترین عدسیهای لرزهای استفاده میکند که در زیر نیمکره جنوبی در اختیار داریم. این ایده که تکههایی از کف اقیانوس قدیمی میتوانند در مرز هسته و گوشته انباشته شوند، هم پذیرفتنی است و هم هیجانانگیز. اگر تایید شود، ما را وادار میکند دوباره بیندیشیم که لایهبندی شیمیایی و انتقال گرما در عمیقترین سطوح زمین چگونه عمل میکنند و این فرایندها در بازههای زمانی زمینشناسی چگونه دوباره بر سطح اثر میگذارند.»
این کشف که در سال ۲۰۲۳ در مجله Science Advances منتشر شد، بیش از آنکه حکم نهایی باشد، دعوتی برای پژوهشهای بیشتر است. بررسیهای لرزهای آینده و مطالعات آزمایشگاهی در فیزیک کانیها تحت فشار بالا لازم خواهد بود تا روشن شود آیا این نواحی ULVZ واقعا بازالتهای بازیافتشدهاند یا چیزی ناشناختهتر. در هر صورت، اعماق زمین از آنچه مدلهای اولیه نشان میدادند کمتر یکنواخت است. آنجا قلمرویی از پیچیدگی، حافظه و حرکت است، جایی که شاید کفهای اقیانوسی قدیمی اکنون در قلب سیاره ما نقشی خاموش اما مهم ایفا میکنند.
.webp "نخستین نشانه جدی از قمر فراخورشیدی عظیم دوردست")
نظر بگذارید
نظرات (4)
خوبه ولی یه کم اغراق تو توضیحات حس میشه. نقشهها ارزشمندن، اما باید با موجشکنی دقیقتر و مشاهدات بیشتر ثابت بشه؛ فعلاً دعوت به تحقیق بیشتره.
من تو یه پروژه شبیهسازی همرفتی کار کرده بودم، منطقیه که تکهها جابجا بشن. ولی بدون آزمایشهای فشار بالا و آرایههای متراکم قطعیت نداره، همونطور که مقاله هم گفت
واقعاً میشه با سرعت لرزهای اینقدر قاطع گفت که اینا بازالت بازیافتشدهان؟ کلی توضیح جایگزین هست؛ ذوب جزئی، ناهنجاری شیمیایی... هنوز شک دارم، سوال زیادِ
وای، فکرش رو هم نمیکردم که تکههای کف اقیانوس بتونن تو مرز هسته جمع بشن! شبیه یه اسکن پزشکیه ولی معنیش بزرگه، کاش دادههای قطب جنوب بیشتر بود