کشف یک راز سی ساله: هسته زمین نامتوازن رشد می کند

 کشف یک راز سی ساله: هسته زمین نامتوازن رشد می‌کند

دانشمندان کشف کرده‌اند که هسته زمین به شکلی نامتقارن و نامتوازن رشد می‌کند، اما دلیل آن روشن نیست. زلزله‌شناسان دانشگاه کالیفرنیا در برکلی کشف کرده‌اند که هسته آهنی جامد در میان سیاره زمین، زیر دریای باندا در اندونزی، سریع‌تر رشد کرده است. رشد در یک سوی فلز ذوب شده، محصول کریستال‌های آهنی است که در زمان سرد شدن آهن مذاب شکل می‌گیرند. اما چیزی در هسته بیرونی یا جبّه زمین (لایه میان پوسته و هسته) زیر این کشور جنوب آسیا، حرارت را در مقایسه با سوی مخالف (یعنی برزیل) با نرخ و سرعت بیشتری دفع می‌کند. هرچه فرایند سرد شدن سریع‌تر باشد، شکل‌گیری کریستال‌های آهن نیز سریع‌تر رخ می‌دهد، و سرعت رشد نیز سریع‌تر افزایش می‌یابد. این تطابق نداشتن و ناهمگونی، پیامدهای قابل‌توجهی برای میدان مغناطیسی زمین، و نیز برای جریان همرفتی [انتقال حرارت] در هسته زمین (که با ایجاد این میدان، ما در برابر ذرات خطرناک خورشیدی حفاظت می‌کند) به دنبال دارد.

به گزارش ایندیپندنت، با آن که هسته زمین، آهن جامد است، با هسته بیرونی سیال و نیز در ادامه با پوششی از سنگ‌های داغ احاطه شده است. در جُبّه و هسته بیرونی، حرارت ناشی از کریستال‌های آهن و سنگ‌های داغ‌تر جُبّه به طرف بالا به سمت سطح می‌آیند و مواد سردتر را به سمت پایین می‌کشند. این جابه‌جایی همان چیزی است که میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند.

باربارا رومانویچ، استاد بخش زمین‌شناسی و علوم سیاره‌ای دانشگاه برکلی در کالیفرنیا و مدیر بازنشسته آزمایشگاه لرزه‌نگاری برکلی (BSL)، می‌گوید: «ما محدوده تقریبی سن هسته داخلی را بین نیم میلیارد سال تا یک و نیم میلیارد سال تخمین می‌زنیم که به حل این مسئله یاری خواهد رساند که پیش از وجود هسته داخلی سخت، میدان مغناطیسی چگونه ایجاد می‌شد.»

«می‌دانیم که این میدان مغناطیسی سه میلیارد سال پیش هم وجود داشته است، در نتیجه بایستی در آن زمان، سایر فرایندها عامل انتقال همرفتی حرارتی در هسته بیرونی بوده باشند.»

در تاریخچه سیاره ما، سن نسبتا جوان هسته داخلی نشان می‌دهد که حرارتی که آهن را مایع نگاه می‌دارد، ناشی از عناصر سبکی است که از آهن جدا شده‌اند و نه محصول بلوری شدن (کریستالیزه شدن یا تبلور) آهن. اما یک پرسش پیچیده باقی می‌ماند: «اگر هسته داخلی تازه از یک و نیم میلیارد سال پیش به این سو می‌توانسته وجود داشته باشد، پس منشاء میدان مغناطیسی قدیمی‌ترِ پیش از آن چه بوده است؟» دانیل فراست، دانشمند دستیار پژوهشی آزمایشگاه لرزه‌نگاری و زلزله‌شناسی برکلی، با طرح این سوال می‌‌گوید: «از این رو این ایده مبتنی بر عناصر سبک حل نشده که سپس سرد می‌شوند، مطرح شد.»

یک توضیح ممکن می‌تواند «زمین‌ساخت صفحه‌ای»* با لایه های سردی باشد که جُبّه زمین را حین فرو رفتن در خود در «مناطق فرورانش» سرد می‌کنند. اما دقیقا مشخص نیست که سرد شدن جبه (گوشته) زمین می‌تواند بر هسته داخلی تاثیر بگذارد، یا نه.

با این حال، رشد نامتقارن هسته به پرسشی پاسخ می‌دهد که دانشمندان به مدت سی سال در پی یافتن پاسخ آن بوده‌اند؛ این که چرا به نظر می‌رسد که آهن بلوری (کریستالیزه) شده در راستای محور چرخش زمین، در غرب بیشتر از شرق قرار گرفته است؟ به دلیل بی‌تقارنی کریستال‌های آهن، امواج لرزه‌ای در امتداد شمال-جنوب، سریع‌تر از امتداد استوا حرکت می‌کنند و این اختلاف در رشد، یک توضیح ممکن برای آن است.

فراست می‌گوید: «ساده‌ترین مدل، نامتقارن بودن هسته داخلی است که کمی عجیب به نظر می‌رسد. سمت غرب در مقایسه با سمت شرق تا مرکز، متفاوت به نظر می‌رسد، و همان طور که برخی نشان داده‌اند، این وضعیت فقط در قسمت بالایی هسته داخلی نیست. تنها راهی که بتوان از آن طریق چنین چیزی را توضیح داد این است که یک سو، سریع‌تر از سوی دیگر رشد می‌کند.»

زمانی که بلورهای آهن رشد می‌کنند، نیروی گرانش، رشد مازاد در شرق به سمت غرب را در هسته داخلی دوباره از نو توزیع می‌کند. مدل‌سازی رایانه‌ای دانشمندان نشان می‌دهد که این جابه‌جایی درون ماده جامد نرم هسته داخلی، در امتداد و در راستای شبکه بلوری تراز شده است. هسته در سمت شرق، به میزان ۶۰ درصد بیشتر از سمت غرب رشد می‌کند و این امر، اختلاف بین سرعت امواج لرزه‌ای را که می‌توانند منجر به زمین‌لرزه، فوران‌های آتشفشانی، و سایر پدیده‌های مشابه شوند، توضیح می‌دهد.

* تکتونیک یا زمین‌ساخت یکی از شاخه‌های زمین‌شناسی است که به بررسی تغییرشکل پوسته یک سیاره در اثر تنش‌ها و کرنش‌های وارده در دوران‌های مختلف آن سیاره می پردازد.

 
فیلمها و خبرهای بیشتر در کانال تلگرام پیک ایران