تكشف موجات الزلزال عن كرة معدنية صلبة بعرض 450 ميلاً تشكل اللب الأعمق للأرض
استخدم العلماء موجات قوية من الزلازل لقياس الطبقة الأعمق للأرض ووجدوا أن مركز كوكبنا عبارة عن كرة بعرض 450 ميلاً (725 كيلومترًا) من سبائك الحديد والنيكل الصلبة.
في السابق ، اعتقد العديد من الباحثين ذلك أرض لها أربع طبقات متميزة – القشرة ، والعباءة ، ولب خارجي سائل ، ولب داخلي صلب. لكن في العقدين الماضيين ، اقترح العلماء أن اللب الداخلي يتكون في الواقع من طبقتين ، يشار إليهما بالنواة الداخلية واللب الداخلي الأعمق.
الآن ، في ورقة بحثية نُشرت في مجلة Nature Communications (يفتح في علامة تبويب جديدة) يوم الثلاثاء (21 فبراير) ، نظر الباحثون في بيانات موجات الزلازل أو الزلازل من جميع أنحاء العالم لقياس هذا اللب الداخلي الأعمق.
عندما يضرب الزلزال ، فإنه يطلق موجات من الطاقة تتحرك عبر الصخور. تتحرك هذه الموجات بسرعات مختلفة بناءً على أنواع المعادن التي يتكون منها الصخر وما إذا كانت الصخور أكثر صلابة أو ليونة. لا تستطيع أنواع معينة من الموجات الزلزالية التحرك خلال السائل ، لذا فإنها ترتد عن طبقة سائلة. يمكن أن تكشف دراسة الطريقة التي تتحرك بها الموجات الزلزالية عبر الأرض عن الطبقات المتميزة الموجودة في أعماق سطح الكوكب.
على سبيل المثال ، استخدم العلماء سابقًا الموجات الزلزالية لاكتشاف الحديد السائل المتماوج في اللب الخارجي للأرض ، والذي يخلق المجال المغناطيسي للكوكب. كشفت الموجات الزلزالية أيضًا عن النواة الداخلية ، والتي ، على الرغم من الحرارة ، تظل صلبة تحت ضغط هائل.
في الورقة الجديدة ، لاحظ الباحثون ، لأول مرة ، موجات زلزالية ترتد ذهابًا وإيابًا من زلزال قوي إلى الجانب الآخر من الكرة الأرضية ، مثل كرات بينج بونج ، كما قال المؤلف الرئيسي للدراسة ثانه سون فام (يفتح في علامة تبويب جديدة)، عالِم الجيوفيزياء بالجامعة الوطنية الأسترالية في كانبيرا ، أخبر Live Science في رسالة بريد إلكتروني.
على وجه الخصوص ، ترددت أصداء الموجات الزلزالية الناتجة عن زلزال بلغت قوته 7.9 درجة بالقرب من جزر سليمان في عام 2017 عبر قطر الأرض بالكامل عدة مرات. ساعدت الشبكات الزلزالية في شبه جزيرة ألاسكا وجبال الألب الأوروبية الباحثين على رؤية الموجات الارتدادية ، ومكنت هذه الموجات المرتدة الباحثين من ملاحظة الطبقتين المتميزتين داخل اللب الداخلي للأرض.
لاحظ الباحثون أنه عندما انتقلت موجات الزلزال عبر اللب الأعمق ، في منطقة عرضها حوالي 450 ميلًا ، تحركت بسرعات مختلفة اعتمادًا على الزاوية التي كانت تسير فيها. في الطبقة الخارجية من القلب الداخلي ، تحركت الموجات الأسرع من القطب إلى القطب والأبطأ في الاتجاه الاستوائي. في هذه الأثناء ، في الطبقة الأعمق ، تحركت الأمواج بشكل أبطأ بزاوية تبلغ حوالي 50 درجة بعيدًا عن محور الأرض.
قال فام إن السلوك المختلف للموجات التي تتحرك عبر الطبقة الخارجية من اللب الداخلي مقابل اللب الداخلي الأعمق يشير إلى أنه على الرغم من أنها قد تكون متطابقة كيميائيًا (مصنوعة من سبيكة من الحديد والنيكل) ، فإن الهياكل البلورية لهذه الطبقات مختلفة.
قال فام: “هذه الدراسة تعزز الدليل على وجود كرة معدنية داخلية ذات ملمس مميز من الغلاف الخارجي لللب الداخلي للأرض”.
تطور هيكل الأرض عندما تبرد بعد أن تشكل الكوكب قبل حوالي 4.6 مليار سنة. عندما بردت الأرض ، هاجرت العناصر الأثقل ، مثل الحديد والنيكل ، إلى الداخل ، مكونة النوى الداخلية والخارجية ، بينما ارتفعت العناصر الأخف – مثل السيليكون الذي يشكل الكثير من الصخور على سطح الأرض.
قال فام إن النظرة الجديدة لللب الداخلي الأعمق للأرض يمكن أن تشير إلى أن حدثًا مبكرًا في تاريخ الكوكب قد أثر على تكوينه ، وأن هذه الفكرة يمكن أن تغير ما نعرفه عن متى وكيف تشكل اللب الداخلي.
ومع ذلك ، لا توجد طريقة حاليًا لمعرفة نوع الحدث الذي يمكن أن يكون قد خلق الطبقة المميزة داخل اللب الداخلي ، أو متى ، كما قال فام .. يعتقد العلماء أن لب الأرض قد تشكل منذ حوالي مليار سنة ، لكن تفاصيل تطور النواة لم يفهم جيدا. لذلك من الصعب تحديد متى حدث حدث غير الجوهر الأعمق. ولكن مع نمو الشبكة العالمية لمقاييس الزلازل ، فمن المرجح أن تساعد المزيد من البيانات الزلزالية في الكشف عن مزيد من التفاصيل حول نمو اللب الداخلي.
وقال فام “الجدول الزمني الدقيق للحدث العالمي المحتمل غير مؤكد إلى حد كبير”. “الإجابة على هذه الأسئلة يمكن أن تقطع شوطًا طويلاً في فهم تطور الأرض.”
