تويت
لا بد أنك تساءلت يومًا، كيف يأتي العلماء بالحقائق والمعلومات عن لب الأرض؟
إن معظم المعلومات التي نملكها كانت نتيجة دراسة الأمواج الزلزالية الصادرة عن الهزات الأرضية، بالتحليل الدقيق لتلك الأمواج يكتشف العلماء مكونات الأرض من الداخل من صخور ومعادن.
كشفت دراسة جديدة تضمنت تحليل الأمواج الزلزالية الصادرة عن زلزالين حدثا بنفس المنطقة لكن بفارق زمني مقداره 20 عامًا عن تغييرات تحصل في اللب الخارجي للأرض. وهي طبقة تدور بين الوشاح (الصخور التي تلي سطح الأرض مباشرة) واللب الداخلي للأرض (الطبقة الأكثر عمقًا)، ومكونة من مصهور الحديد والنيكل.
يؤثر اللب الخارجي والحديد الموجود في داخله مباشرةً في الحقل المغناطيسي لكوكب الأرض، الذي يحمي بدوره الكوكب من الإشعاعات الفضائية والشمسية التي تهدد الحياة على الأرض في حال لم يحمِ الكوكب نفسه منها.
هذه الحقيقة تؤكد أهمية فهم اللب الخارجي لكوكب الأرض والتغييرات التي حدثت له على مر العصور.
تُظهر البيانات التي سجلتها 4 مراصد لأمواج الزلازل والتي سجلت أمواج كلا الزلزالين أن الأمواج الزلزالية التي صدرت من الزلزال الثاني عبرت المنطقة نفسها من اللب الخارجي بزمن أسرع من زمن عبور أمواج الزلزال الأول بمقدار 1 ثانية.
صرح عالم الجيولوجيا يينغ تشو بهذا الصدد: «لقد تغيّر شيءٌ على طول المسار الذي تعبره هذه الموجات وهذا التغيير مكّنها من العبور بسرعة أكبر».
وأضاف: «المواد التي كانت تصطدم بها الأمواج منذ 20 سنة لم تعد موجودة اليوم إذ يوجد مواد جديدة بدلًا منها وهي أخف وزنًا من سابقتها، كما أنها ترتفع للأعلى وتُغيّ من كثافة المنطقة والموقع الذي تقع فيه».
إن الأمواج التي حللها العلماء في هذه الدراسة هي من النمط «SKS» بدايةً تتخد الأمواج خلال عبورها لطبقة الوشاح نمط الأمواج المخترقة (النمط S) ومن ثم تصبح أمواجًا انضغاطية (النمط K) خلال عبورها اللب الخارجي، زمن ثم تخرج من اللب الخارجي مرةً أخرى وتعود عبر طبقة الوشاح مرةً أخرى على مع المزيد من الأمواج المخترقة (النمط S). الزمن الذي تستغرقه الأمواج خلال رحلتها هذه قابل للاكتشاف.
تمثلت الفرصة التي مكنت العلماء من دراسة تغيرات نواة الأرض مع مرور الزمن في حدوث الزلزالين في نفس المنطقة تمامًا بالقرب من جزر كيرماديك جنوب المحيط الهادئ، وحدث الزلزال الأول في مايو عام 1997 والثاني في سبتمبر من عام 2018.
تدفقٌ للتيارات الكهربائية ينتج عن الحمل الحراري الذي يحدث في الحديد المصهور ضمن اللب الخارجي للأرض عند تبلور الحديد وتحوله إلى مادة صلبة حول نواة الأرض الداخلية، وهذه التيارات هي ما يتحكم في الحقل المغناطيسي للأرض. إن معظم المعلومات التي تتعلق بتأثير اللب الخارجي للكوكب في الحقل المغناطيسي المحيط بالأرض ما تزال حتى الآن غير مفهومة بالكامل وتستند على نماذج المحاكاة.
يقول تشو: «إذا أمعنا التدقيق في القطب الشمالي للحقل المغناطيسي الأرضي سنجد أنه يتحرك بسرعة 50 كيلومتر في السنة».
وأضاف: «إنه ينتقل مبتعدًا عن كندا باتجاه سيبيريا وهذا يوضح تغير الحقل المغناطيسي للأرض مع مرور الأيام».
وأضاف أيضًا: « بناءً على هذا التغيير في الحقل المغناطيسي افترضنا أن الحمل الحراري للنواة الخارجية للأرض يتغيّر بدوره، لكن حتى الآن لا نمتلك أي دليل ملموس يثبت هذا الافتراض».
يمكن لهذه الدراسة وجميع الدراسات المشابهة لها والدراسات المستقبلية أن تزودنا بمعلومات دقيقة عن التغيرات التي تحصل في اللب الخارجي لكوكب الأرض والحمل الحراري فيها.
والتغير الذي لوحظ هنا لم يكن كبيرًا بما فيه الكفاية لفهم عملية التغير بوضوح.
وبهذا الخصوص يقترح تشو أن العناصر الخفيفة كالهيدروجين والأكسيجين والكربون قد أُطلقت إلى اللب الخارجي للأرض منذ عام 1997 .وحدث انطلاقها بالتزامن مع انخفاض في الكثافة بلغ 2-3%، وأيضًا انخفاض في سرعة التدفق مقداره 50 كيلومتر في الساعة، هذه المعلومات مستندة إلى البحث المنشور.
اليوم هناك حوالي 152 محطة لشبكات الزلازل العالمية منتشرة على الكرة الأرضية لقياس الأمواج الزلزالية بالتوقيت الحقيقي. تمكننا هذه المحطات من تسجيل جميع البيانات الممكنة حول أي زلزال يحدث على سطح الأرض.
يقول تشو: «تمكنا عن طريق موجات الزلازل من رؤية نواة الأرض والخطوة التالية مستقبلًا ستكون رصد التدفق بواسطة محطات الزلازل».
إن معظم المعلومات التي نملكها كانت نتيجة دراسة الأمواج الزلزالية الصادرة عن الهزات الأرضية، بالتحليل الدقيق لتلك الأمواج يكتشف العلماء مكونات الأرض من الداخل من صخور ومعادن.
كشفت دراسة جديدة تضمنت تحليل الأمواج الزلزالية الصادرة عن زلزالين حدثا بنفس المنطقة لكن بفارق زمني مقداره 20 عامًا عن تغييرات تحصل في اللب الخارجي للأرض. وهي طبقة تدور بين الوشاح (الصخور التي تلي سطح الأرض مباشرة) واللب الداخلي للأرض (الطبقة الأكثر عمقًا)، ومكونة من مصهور الحديد والنيكل.
يؤثر اللب الخارجي والحديد الموجود في داخله مباشرةً في الحقل المغناطيسي لكوكب الأرض، الذي يحمي بدوره الكوكب من الإشعاعات الفضائية والشمسية التي تهدد الحياة على الأرض في حال لم يحمِ الكوكب نفسه منها.
هذه الحقيقة تؤكد أهمية فهم اللب الخارجي لكوكب الأرض والتغييرات التي حدثت له على مر العصور.
تُظهر البيانات التي سجلتها 4 مراصد لأمواج الزلازل والتي سجلت أمواج كلا الزلزالين أن الأمواج الزلزالية التي صدرت من الزلزال الثاني عبرت المنطقة نفسها من اللب الخارجي بزمن أسرع من زمن عبور أمواج الزلزال الأول بمقدار 1 ثانية.
صرح عالم الجيولوجيا يينغ تشو بهذا الصدد: «لقد تغيّر شيءٌ على طول المسار الذي تعبره هذه الموجات وهذا التغيير مكّنها من العبور بسرعة أكبر».
وأضاف: «المواد التي كانت تصطدم بها الأمواج منذ 20 سنة لم تعد موجودة اليوم إذ يوجد مواد جديدة بدلًا منها وهي أخف وزنًا من سابقتها، كما أنها ترتفع للأعلى وتُغيّ من كثافة المنطقة والموقع الذي تقع فيه».
إن الأمواج التي حللها العلماء في هذه الدراسة هي من النمط «SKS» بدايةً تتخد الأمواج خلال عبورها لطبقة الوشاح نمط الأمواج المخترقة (النمط S) ومن ثم تصبح أمواجًا انضغاطية (النمط K) خلال عبورها اللب الخارجي، زمن ثم تخرج من اللب الخارجي مرةً أخرى وتعود عبر طبقة الوشاح مرةً أخرى على مع المزيد من الأمواج المخترقة (النمط S). الزمن الذي تستغرقه الأمواج خلال رحلتها هذه قابل للاكتشاف.
تمثلت الفرصة التي مكنت العلماء من دراسة تغيرات نواة الأرض مع مرور الزمن في حدوث الزلزالين في نفس المنطقة تمامًا بالقرب من جزر كيرماديك جنوب المحيط الهادئ، وحدث الزلزال الأول في مايو عام 1997 والثاني في سبتمبر من عام 2018.
تدفقٌ للتيارات الكهربائية ينتج عن الحمل الحراري الذي يحدث في الحديد المصهور ضمن اللب الخارجي للأرض عند تبلور الحديد وتحوله إلى مادة صلبة حول نواة الأرض الداخلية، وهذه التيارات هي ما يتحكم في الحقل المغناطيسي للأرض. إن معظم المعلومات التي تتعلق بتأثير اللب الخارجي للكوكب في الحقل المغناطيسي المحيط بالأرض ما تزال حتى الآن غير مفهومة بالكامل وتستند على نماذج المحاكاة.
يقول تشو: «إذا أمعنا التدقيق في القطب الشمالي للحقل المغناطيسي الأرضي سنجد أنه يتحرك بسرعة 50 كيلومتر في السنة».
وأضاف: «إنه ينتقل مبتعدًا عن كندا باتجاه سيبيريا وهذا يوضح تغير الحقل المغناطيسي للأرض مع مرور الأيام».
وأضاف أيضًا: « بناءً على هذا التغيير في الحقل المغناطيسي افترضنا أن الحمل الحراري للنواة الخارجية للأرض يتغيّر بدوره، لكن حتى الآن لا نمتلك أي دليل ملموس يثبت هذا الافتراض».
يمكن لهذه الدراسة وجميع الدراسات المشابهة لها والدراسات المستقبلية أن تزودنا بمعلومات دقيقة عن التغيرات التي تحصل في اللب الخارجي لكوكب الأرض والحمل الحراري فيها.
والتغير الذي لوحظ هنا لم يكن كبيرًا بما فيه الكفاية لفهم عملية التغير بوضوح.
وبهذا الخصوص يقترح تشو أن العناصر الخفيفة كالهيدروجين والأكسيجين والكربون قد أُطلقت إلى اللب الخارجي للأرض منذ عام 1997 .وحدث انطلاقها بالتزامن مع انخفاض في الكثافة بلغ 2-3%، وأيضًا انخفاض في سرعة التدفق مقداره 50 كيلومتر في الساعة، هذه المعلومات مستندة إلى البحث المنشور.
اليوم هناك حوالي 152 محطة لشبكات الزلازل العالمية منتشرة على الكرة الأرضية لقياس الأمواج الزلزالية بالتوقيت الحقيقي. تمكننا هذه المحطات من تسجيل جميع البيانات الممكنة حول أي زلزال يحدث على سطح الأرض.
يقول تشو: «تمكنا عن طريق موجات الزلازل من رؤية نواة الأرض والخطوة التالية مستقبلًا ستكون رصد التدفق بواسطة محطات الزلازل».