لعقود من الزمن، حير العلماء حول أمرين هائلين الهياكل الغامضةمخبأة في أعماق الأرض. إن حجمها وطبيعتها غير العادية تتحدى النماذج التقليدية لتطور الكواكب.

وتم نشر تفسير جديد لهذه الحالات الشاذة في المجلة علوم الأرض الطبيعية. علاوة على ذلك، وفقًا لأحد المؤلفين، عالم الديناميكا الجيولوجية يوشينوري ميازاكي من جامعة روتجرزفقد يدل على دورها في تشكيل قدرة الأرض على دعم الحياة.

هياكل غير عادية في أحشاء الأرض

مساحات واسعة ذات معدل قص منخفض (LLSVP) و مناطق السرعة المنخفضة للغاية (ULVZ) تقع على الحد الفاصل بين وشاح الأرض وجوهرها، على عمق حوالي 2900 كيلومتر. LLSVPs عبارة عن تراكمات ضخمة بحجم القارة من الصخور الساخنة الكثيفة. أحدهما يقع تحت أفريقيا والآخر تحت المحيط الهادئ. ULVZ عبارة عن مناطق رقيقة منصهرة ملتصقة بالقلب مثل برك الحمم البركانية. يعمل كلا النوعين من الهياكل على إبطاء الموجات الزلزالية بشكل كبير، مما يشير إلى تكوينها غير العادي.

وقال ميازاكي: “هذه ليست حالات شاذة عشوائية. إنها بصمات من الفترة الأولى من تاريخ الأرض. إذا فهمنا سبب وجودها، فسوف نفهم كيف تشكل كوكبنا ولماذا أصبح صالحا للسكن“.

حل لغز عباءة الأرض

ويقول الباحث إنه منذ مليارات السنين، كانت الأرض مغطاة بمحيط عالمي من الصهارة. أثناء تبريده، اعتقد العلماء أنه كان يجب أن يشكل طبقات كيميائية متميزة، تمامًا كما ينقسم العصير المجمد إلى أجزاء مركزة ومائية. ومع ذلك، فإن الدراسات الزلزالية لا تظهر طبقات واضحة. وبدلاً من ذلك، فإن LLSVP وULVZ مختلطان معًا في قاعدة الكوكب.

يوضح ميازاكي: “كان هذا التناقض هو نقطة البداية”. – إذا بدأنا من نموذج محيط الصهارة وقمنا بإجراء الحسابات، فلن نحصل على الصورة التي نراها في الوشاح اليوم. كان هناك شيء مفقود.”

وخلص زملاؤه إلى ذلك العنصر المفقود هو جوهر نفسه. ويشير نموذجهم إلى أنه على مدى مليارات السنين، “تسربت” عناصر مثل السيليكون والمغنيسيوم من القلب إلى الوشاح، واختلطت به ومنعت الانفصال الكيميائي الواضح. يمكن لهذه الشوائب أن تفسر التركيب الغريب لهذه الشذوذات، والتي يمكن اعتبارها بقايا صلبة لما أطلق عليه العلماء “محيط الصهارة القاعدية” الملوث بالمواد الأساسية.

يقول عالم الديناميكا الجيولوجية: “لقد افترضنا أن المصدر يمكن أن يكون مادة تتسرب من اللب. وإذا أضفنا هذا المكون الأساسي، فقد يفسر ما نراه الآن”.

الآثار المترتبة على الصالحية للسكن وتطور الأرض

ويؤكد ميازاكي أن هذا الاكتشاف مهم ليس فقط لفهم العمليات الكيميائية العميقة. يمكن أن يؤثر التفاعل بين اللب والوشاح على كيفية تبريد الأرض، وكيفية تطور النشاط البركاني، وحتى كيفية تشكل الغلاف الجوي. قد يساعد هذا في تفسير سبب وجود محيطات وحياة على الأرض، في حين أن كوكب الزهرة عبارة عن دفيئة ساخنة والمريخ صحراء متجمدة.

ويذكر ميازاكي قائلاً: “إن الأرض بها ماء وحياة وغلاف جوي مستقر نسبيًا”. – الغلاف الجوي لكوكب الزهرة أكثر كثافة 100 مرة من الغلاف الجوي للأرض، ويتكون بشكل رئيسي من ثاني أكسيد الكربون، بينما يتمتع المريخ بغلاف جوي نادر للغاية. نحن لا نفهم تماما لماذا حدث هذا. ولكن ما يحدث داخل الكوكب، كيف يبرد، وكيف تتطور طبقاته، يمكن أن يكون جزءًا مهمًا من الإجابة.

ومن خلال دمج البيانات الزلزالية والفيزياء المعدنية والنمذجة الجيوديناميكية، قدمت الدراسة LLSVP وULVZ كأدلة رئيسية لعمليات تكوين الأرض. ويمكن لهذه الهياكل أن تغذي النقاط الساخنة البركانية مثل هاواي وأيسلندا، وبالتالي ربط باطن الكوكب العميق بسطحه.

“هذا العمل هو مثال ممتاز لكيفية مساعدة الجمع بين علوم الكواكب والديناميكا الأرضية والفيزياء المعدنية في حل بعض أقدم ألغاز الأرض. إن فكرة أن الوشاح العميق ربما لا يزال يحمل ذاكرة كيميائية للتفاعلات المبكرة بين اللب والوشاح تفتح طرقًا جديدة لفهم التطور الفريد للأرض،” قال الجيوفيزيائي جي دينغ من جامعة برينستون، المؤلف المشارك للدراسة.

يساعد كل دليل جديد في سد الثغرات في تاريخ الأرض المبكر، والجمع بين النتائج المتباينة في صورة أوضح لتطورها.

واختتم ميازاكي حديثه قائلاً: “حتى مع وجود عدد قليل جدًا من الأدلة، نبدأ في بناء قصة منطقية. وتمنحنا هذه الدراسة المزيد من الثقة في كيفية تطور الأرض ولماذا هي فريدة من نوعها”.