ينمو اللب الداخلي الشرقي الواقع تحت بحر باندا في إندونيسيا بشكل أسرع من الجانب الغربي أسفل البرازيل.
على بعد أكثر من 5000 كيلومتر تحتنا ، لم يتم اكتشاف اللب الداخلي المعدني الصلب للأرض حتى عام 1936.
بعد قرن تقريبًا ، ما زلنا نكافح للإجابة على الأسئلة الأساسية حول متى وكيف تشكلت لأول مرة.
هذه ليست ألغازاً سهلة الحل . لا يمكننا أخذ عينات مباشرة من اللب الداخلي لللارض ، لذلك يكمن مفتاح حل ألغازه في التعاون بين علماء الزلازل ، الذين أخذوا عينات منه بشكل غير مباشر باستخدام الموجات الزلزالية ، وعلماء الديناميكيات الجيوديناميكية ، الذين يصنعون نماذج من ديناميكياته ، وعلماء فيزياء المعادن ، الذين يدرسون سلوك الحديد. السبائك تحت ضغط ودرجات حرارة عالية.
من خلال الجمع بين هذه التخصصات ، قدم العلماء فكرة مهمة حول ما يحدث على بعد أميال تحت أقدامنا. في دراسة جديدة ، كشفوا كيف ينمو اللب الداخلي للأرض بشكل أسرع في أحد جانبيه من الجانب آلأخر ، مما قد يساعد في تفسير مدى تقدم اللب الداخلي ، والتاريخ المثير للاهتمام للحقل المغناطيسي للأرض.
الأرض المبكرة ( في بداية تكوينها)
تشكّل قلبُ الأرض في وقت مبكر جدًا من تاريخ كوكبنا البالغ 4.5 مليار سنة ، خلال أول 200 مليون سنة . سحبت الجاذبية ُالحديدَ الأثقل إلى مركز الكوكب الشاب ، تاركة معادن السيليكات الصخرية لتشكل الوشاح والقشرة.
استحوذ تكوين الأرض على الكثير من الحرارة داخل الكوكب . منذ ذلك الحين ، دفع فقدان هذه الحرارة ، والتسخين بسبب الاضمحلال الإشعاعي المستمر ، تطورَ كوكبنا . يؤدي فقدان الحرارة في باطن الأرض إلى التدفق القوي في اللب الخارجي للحديد السائل ، مما يخلق المجال المغناطيسي للأرض . وفي الوقت نفسه ، فإن التبريد داخل عمق الأرض يساعد في تشغيل الصفائح التكتونية ، التي تشكل سطح كوكبنا.
مع برودة الأرض بمرور الوقت ، انخفضت درجة الحرارة في مركز الكوكب في النهاية إلى ما دون نقطة انصهار الحديد عند ضغوط شديدة ، وبدأ اللب الداخلي في التبلور . اليوم ، يستمر اللب الداخلي في نمو نصف قطره بمعدل يبلغ 1 مم تقريبًا كل عام ، وهو ما يعادل تصلب 8000 طن من الحديد المنصهر كل ثانية . في غضون مليارات السنين ، سيؤدي هذا التبريد في النهاية إلى أن يصبح اللب كله صلبًا ، تاركًا الأرض بدون مجالها المغناطيسي الواقي .
القضية الأساسية
قد يفترض المرء أن هذا التصلب يخلق كرة صلبة متجانسة ، لكن هذا ليس هو الحال . في التسعينيات ، أدرك العلماء أن سرعة الموجات الزلزالية التي تنتقل عبر اللب الداخلي تختلف بشكل غير متوقع. هذا يشير إلى أن شيئًا غير متماثل كان يحدث في اللب الداخلي.
على وجه التحديد ، أظهر النصفان الشرقي والغربي من القلب الداخلي اختلافات زلزالية مختلفة في سرعة الموجة . يقع الجزء الشرقي من اللب الداخلي تحت آسيا والمحيط الهندي وغرب المحيط الهادئ ، ويقع الغرب تحت الأمريكتين والمحيط الأطلسي وشرق المحيط الهادئ.
كشفت الدراسة الجديدة عن هذا اللغز ، باستخدام ملاحظات زلزالية جديدة مقترنة بنمذجة جيوديناميكية وتقديرات لكيفية تصرف سبائك الحديد عند الضغط العالي . ووجدوا أن اللب الداخلي الشرقي الواقع تحت بحر باندا الإندونيسي ينمو بوتيرة أسرع من الجانب الغربي أسفل البرازيل.
يمكنك التفكير في هذا النمو غير المتكافئ مثل محاولة صنع الآيس كريم في الفريزر الذي يعمل فقط على جانب واحد: تتشكل بلورات الثلج فقط على جانب الآيس كريم حيث يكون التبريد فعالاً . في الأرض ، يحدث النمو غير المتكافئ بسبب امتصاص بقية الكوكب للحرارة بسرعة أكبر في بعض أجزاء اللب الداخلي من أجزاء أخرى.
ولكن على عكس الآيس كريم ، فإن اللب الداخلي الصلب يخضع لقوى الجاذبية التي توزع النمو الجديد بالتساوي من خلال عملية التدفق الداخلي الزاحف ، والتي تحافظ على الشكل الكروي للنواة الداخلية . هذا يعني أن الأرض ليست في خطر الانقلاب ، على الرغم من أن هذا النمو غير المتكافئ يتم تسجيله في الموجات الزلزالية في اللب الداخلي لكوكبنا.
معرفة تأريخ اللب
هل يساعدنا هذا النهج في فهم كم قد يكون عمر اللب الداخلي؟ عندما قام الباحثون بمطابقة ملاحظاتهم الزلزالية مع نماذج التدفق الخاصة بهم ، وجدوا أنه من المحتمل أن النواة الداخلية - في مركز اللب بأكمله الذي تَشكل قبل ذلك بكثير - يتراوح عمرها بين 500 مليون و 1500 مليون سنة.
تشير الدراسة إلى أن الطرف الأصغر من هذه الفئة العمرية هو الأفضل ، على الرغم من أن الطرف الأقدم تتطابق مع التقدير الذي تم إجراؤه عن طريق قياس التغيرات في قوة المجال المغناطيسي للأرض . أيًا كان الرقم الصحيح ، فمن الواضح أن اللب الداخلي صغير نسبيًا ، عمره يقع ما بين تُسع الى ثُلث عمر الأرض نفسها.
يقدم هذا العمل الجديد نموذجًا جديدًا قويًا للنواة الداخلية. ومع ذلك ، فإن عددًا من الافتراضات المادية التي قدمها المؤلفون يجب أن تكون صحيحة حتى يكون هذا صحيحًا. على سبيل المثال ، لا يعمل النموذج إلا إذا كان اللب الداخلي يتكون من مرحلة بلورية محددة من الحديد ، والتي يوجد حولها بعض عدم اليقين.
وهل البناء الداخلي غير المستوي يجعل الأرض غير عادية؟ اتضح أن العديد من الأجسام الكوكبية لها نصفان يختلفان بعض الشيء عن بعضهما البعض . فعلى سطح المريخ ، سطح النصف الشمالي منخفضٌ بينما سطح النصف الجنوبي أكثر جبلية . وفي القمر تختلف القشرة القريبة منا كيميائيًا عن قشرة الجانب البعيد . أما عطارد والمشتري ، ليس السطح هوغيرالمستويٍ ولكن المجال المغناطيسي ، الذي لا يشكل صورة معكوسة بين الشمال والجنوب.
لذلك ، في حين أن أسباب كل هذه التباينات تختلف ، يبدو أن الأرض في حالة جيدة ككوكب غير متماثل إلى حد ما في نظام شمسي من الأجرام السماوية غير المتوازنة.
المصدر