على عمق حوالي 2,890 كيلومترًا تحت أقدامنا، توجد كرة ضخمة من المعدن السائل: نواة كوكبنا. يستخدم العلماء مثلي الموجات الزلزالية الناتجة عن الزلازل كنوع من الموجات فوق الصوتية لـ “رؤية” شكل وبنية النواة.
باستخدام طريقة جديدة لدراسة هذه الموجات، اكتشف زميلي شياولونغ ما وأنا اكتشافًا مفاجئًا: هناك منطقة كبيرة على شكل دونات في النواة حول خط الاستواء، بسمك عدة مئات من الكيلومترات، حيث تسير الموجات الزلزالية ببطء حوالي 2% مقارنة ببقية النواة.
نعتقد أن هذه المنطقة تحتوي على المزيد من العناصر الأخف مثل السيليكون والأكسجين، وقد تلعب دورًا حاسمًا في التيارات الواسعة للمعدن السائل التي تجري عبر النواة والتي تولد المجال المغناطيسي للأرض. تم نشر نتائجنا اليوم في مجلة Science Advances.
حقل موجة الترابط الكودي
تدرس معظم الدراسات المتعلقة بالموجات الزلزالية الناتجة عن الزلازل الجبهات الكبيرة الأولية التي تسافر حول العالم خلال الساعة أو نحو ذلك بعد الهزة.
أدركنا أنه يمكننا تعلم شيء جديد من خلال النظر إلى الجزء اللاحق والأضعف من هذه الموجات، المعروف باسم الكودا – القسم الذي ينهي قطعة موسيقية. بشكل خاص، نظرنا إلى مدى تشابه الكودا المسجلة عند أجهزة الكشف الزلزالي المختلفة بعد عدة ساعات من بدايتها.
بالنظر إلى المصطلحات الرياضية، يتم قياس هذا التشابه بشيء يسمى الترابط. معًا، نسمي هذه التشابهات في الأجزاء المتأخرة لموجات الزلزال ”حقل موجة الترابط الكودي”.
من خلال النظر إلى حقل موجة الترابط الكودي، اكتشفنا إشارات صغيرة نابعة من موجات متعددة تتردد لم نكن لنراها بخلاف ذلك. بفهم المسارات التي اتخذتها هذه الموجات المترددة ومطابقتها مع الإشارات في حقل موجة الترابط الكودي، تمكنّا من حساب الوقت الذي استغرقته للسفر عبر كوكب الأرض.
ثم قارنّا ما رأيناه في أجهزة الكشف الزلزالي الأقرب إلى القطبين مع النتائج القريبة من خط الاستواء. بشكل عام كانت الموجات المكتشفة بالقرب من القطبين تسير أسرع مما كانت عليه بالقرب من خط الاستواء.
قمنا بتجربة العديد من نماذج الكمبيوتر والمحاكاة لما يمكن أن تخلقه الظروف في النواة لهذه النتائج. وفي النهاية وجدنا أنه يجب أن يكون هناك طوق – منطقة على شكل دونت - في النواة الخارجية حول خط الاستواء حيث تسير الأمواج ببطء أكبر.
الدراسات السابقة خلصت إلى أن الأمواج تتحرك ببطء أكبر في كل مكان حول “سقف” النواة الخارجية . ومع ذلك ، فقد أظهرنا في دراستنا أن منطقة السرعة المنخفضة موجودة فقط بالقرب مِن خط الاستواء .
< p > إنّ نوى الأرض الخارجية لها نصف قطر يبلغ حوالي 3480 كم ، مما يجعلها أكبر قليلاً مِن كوكب < a href = " https : // sciencealert.com/mars " class = " lar_link lar_link_outgoing " data-linkid = " 73083 " data-postid = " 137196 ” rel=”nofollow noopener” target="_self” >المريخ . وهي تتكون أساساً مِن الحديد والنيكل ، مع بعض آثار للعناصر الأخف مثل السيليكون والأكسجين والكبريت والهيدروجين والكربون.< / p >
< p > إنّ قاعَ النواه الخارجيه أكثر حرارةً مِن الأعلى ، ويجعل فرق الحرارة المعدن السائل يتحرك مثل الماء داخل وعاء يغلي على الموقد . تُسمى هذه العملية الحمل الحراري ، ونعتقد أنّ الحركة المستمرة يجب أن تعني أنّ جميع المواد الموجودة داخل الطبقة الخارجية مختلطة جيداً ومتجانسة.< / p >
< p > ولكن إذا كان كل شيء داخل الطبقة الخارجية مليئاً بنفس المادة ، ينبغي أيضاً أن تتحرك الأمواج بسرعة متساوية تقريباً أينما كانت . فلماذا إذن تبطئ تلك الأمواج داخل المنطقة الدائرية الشكل التي وجدناه؟< / p >
< p > نحن نظن أنه يجب وجود تركيز أعلى للعناصر الخفيفة داخل تلك المنطقة . قد يتم إطلاقها مِن قلب الأرض الصلب الداخلي نحو الطبقة الخارجيه حيث يُنتج طفوها مزيداً مِن الحمل الحراري.< / p >
< p > لماذا تتجمع العناصر الأخف أكثر ضمن منطقة الدونات عند خط الاستواء؟ يعتقد العلماء أنّ هذا قد يُفسّر إذا تم نقل مزيدٍ مِن الحرارة بين الطبقة الخارجيّة والغطاء الصخري أعلاه ضمن تلك المنطقة.< / p >
< P > هناك أيضًا عملية أخرى تعمل بمقياس كوكبي ضمن طبقة الخارج للكرة الارضيه , دوران الكرة الارضيه و القلب الداخلي الصلب تجعل سائل طبقة الخارج ينظم نفسه ضمن دوامات عمودية طويلة تمتد شمال وجنوب , مثل الأعاصير العملاقة.
إن الحركة المضطربة للمعدن السائل داخل تلك الدواميات تُنتِج الدينامو الجيولوجي المسؤول عن إنشاء وصيانة المجال المغناطيسي للأرض, وهذا المجال المغناطيسي يحمي الكرة الارضيه ضد الرياح الشمسية الضارة والإشعاع, مما يجعل الحياة ممكنةً على سطحها.
ستساعد رؤية أكثر تفصيلاً لتكوين الطبقة الخارجية – بما فيها الدونات الجديدة المكتشفة للعناصر الأخف – لفهم أفضل للمجال المغناطيسي للأرض, وخاصة كيف يتغير شدة واتجاه هذا المجال مع الزمن وهو أمر بالغ الأهمية للحياة على سطح الكرة الارضيه وإمكانية صلاحية العيش للكواكب والكواكب خارج المجموعة الشمسية.
< P >< span >< em >< a href = “ https : // theconversation.com/profiles/hrvoje-tkalcic -1417803 ” > هرفوي تكلتشيتش , أستاذ ورئيس قسم الجيوفيزياء ومدير مجموعة وارامونغا,Australian National University
< strong>This article is republished fromThe Conversation under Creative Commons license.Read theThe original article.
