ربط باحث ومتعاونون من جامعة روتجرز الشذوذات الجيولوجية غير العادية بأصول الأرض المنصهرة وقابليتها الفريدة للسكن.

لسنوات عديدة، ناضل الباحثون لفهم اثنين من التكوينات الهائلة والمحيرة المختبئة في أعماق الأرض. إن حجمها الهائل وسماتها غير العادية يجعل من الصعب التوفيق بينها وبين الأفكار التقليدية حول كيفية تطور الكوكب.

دراسة حديثة في علوم الأرض الطبيعيةيقدم يوشينوري ميازاكي، عالم الديناميكا الجيولوجية في جامعة روتجرز، مع العديد من زملائه، تفسيرًا جديدًا مقنعًا لهذه الهياكل وكيف أثرت على قابلية الأرض للسكن على المدى الطويل.

هذه التكوينات، والتي تسمى المقاطعات الكبيرة ذات سرعة القص المنخفضة والمناطق ذات السرعة المنخفضة للغاية، تقع عند الحدود بين الوشاح واللب على بعد حوالي 1800 ميل تحت السطح. المقاطعات الكبيرة ذات سرعة القص المنخفضة هي مناطق شاسعة من الصخور شديدة الحرارة والكثيفة، حيث تقع إحداهما أسفل أفريقيا والأخرى أسفل المحيط الهادئ. تظهر المناطق ذات السرعة المنخفضة للغاية على شكل بقع رقيقة منصهرة تقع مباشرة على القلب، تشبه برك الحمم البركانية. ويعمل كلا النوعين على إبطاء الموجات الزلزالية بشكل كبير، مما يشير إلى أن تركيبها الكيميائي يختلف عن الوشاح المحيط بها.

وقال ميازاكي، الأستاذ المساعد في قسم علوم الأرض والكواكب في كلية روتجرز للفنون والعلوم: “هذه ليست شذوذات عشوائية”. “إنها بصمات أصابع التاريخ المبكر للأرض. إذا تمكنا من فهم سبب وجودها، يمكننا أن نفهم كيف تشكل كوكبنا ولماذا أصبح صالحا للسكن.”

كوكب ولد من محيط الصهارة

وفقًا لميازاكي، كانت الأرض مغطاة بمحيط من الصهارة العالمية منذ مليارات السنين. ومع انخفاض حرارة الكوكب، توقع العلماء أن يتطور الوشاح إلى طبقات متميزة من التركيبات الكيميائية المختلفة، مثلما ينفصل العصير المتجمد إلى طبقة سكرية وطبقة مائية. ومع ذلك، تكشف الملاحظات الزلزالية أن هذا النوع من الطبقات الواضحة لم يتشكل أبدًا. وبدلاً من ذلك، تراكمت المقاطعات ذات سرعة القص الكبيرة المنخفضة والمناطق ذات السرعة المنخفضة للغاية كمجموعات غير منتظمة بالقرب من قاع الوشاح.

وقال ميازاكي: “كان هذا التناقض هو نقطة البداية”. “إذا بدأنا من محيط الصهارة وقمنا بالحسابات، فلن نحصل على ما نراه في عباءة الأرض اليوم. كان هناك شيء مفقود.”

وخلص معاونوه إلى أن القطعة المفقودة هي جوهر العمل نفسه. ويشير نموذجهم إلى أنه على مدى مليارات السنين، تسربت عناصر مثل السيليكون والمغنيسيوم من القلب إلى الوشاح، واختلطت به ومنعت طبقات كيميائية قوية. يمكن أن يفسر هذا التسريب التركيبة الغريبة للمقاطعات الكبيرة ذات سرعة القص المنخفضة والمناطق ذات السرعة المنخفضة للغاية، والتي يمكن اعتبارها بقايا صلبة لما أطلق عليه العلماء “محيط الصهارة القاعدية” الملوث بالمواد الأساسية.

وقال ميازاكي: “ما اقترحناه هو أنه قد يكون قادمًا من مادة تتسرب من القلب”. “إذا أضفت المكون الأساسي، فقد يفسر ذلك ما نراه الآن.”

الآثار المترتبة على تطور الأرض وصلاحيتها للسكن

وقال ميازاكي إن هذا الاكتشاف يتعلق بما هو أكثر من مجرد كيمياء أعماق الأرض. وربما أثرت التفاعلات بين اللب والوشاح في كيفية تبريد الأرض، وفي كيفية ظهور النشاط البركاني، وحتى في كيفية تطور الغلاف الجوي. يمكن أن يساعد ذلك في تفسير سبب وجود محيطات وحياة على الأرض فينوس هو الدفيئة الحارقة و المريخ هي صحراء متجمدة.

وقال ميازاكي: “إن الأرض بها ماء وحياة وغلاف جوي مستقر نسبيًا”. “إن الغلاف الجوي لكوكب الزهرة أكثر سمكًا بـ 100 مرة من الغلاف الجوي للأرض، ويتكون معظمه من ثاني أكسيد الكربون، بينما يتمتع المريخ بغلاف جوي رقيق جدًا. نحن لا نفهم تمامًا سبب ذلك. لكن ما يحدث داخل الكوكب، أي كيف يبرد، وكيف تتطور طبقاته، يمكن أن يكون جزءًا كبيرًا من الإجابة”.

ومن خلال دمج البيانات الزلزالية، والفيزياء المعدنية، والنمذجة الجيوديناميكية، أعادت الدراسة تصور المقاطعات الكبيرة ذات سرعة القص المنخفضة والمناطق ذات السرعة المنخفضة للغاية باعتبارها أدلة حيوية لعمليات تكوين الأرض. وقد تغذي هذه الهياكل النقاط البركانية الساخنة مثل هاواي وأيسلندا، وتربط الأرض العميقة بسطحها.

وقال جي دينج من جامعة هارفارد: “يعد هذا العمل مثالًا رائعًا على كيف يمكن للجمع بين علوم الكواكب والديناميكا الأرضية وفيزياء المعادن أن يساعدنا في حل بعض أقدم ألغاز الأرض”. جامعة برينستون، مؤلف مشارك في الدراسة. “إن فكرة أن الوشاح العميق لا يزال يحمل الذاكرة الكيميائية للتفاعلات المبكرة بين الوشاح واللب تفتح طرقًا جديدة لفهم التطور الفريد للأرض.”

وبناءً على هذه الفكرة، يقول الباحثون إن كل دليل جديد يساعد في سد الثغرات في تاريخ الأرض المبكر، وتحويل القرائن المتناثرة إلى صورة أوضح لتطورها.

وقال ميازاكي: “حتى مع وجود عدد قليل جدًا من الأدلة، فقد بدأنا في بناء قصة منطقية”. “تمنحنا هذه الدراسة المزيد من اليقين حول كيفية تطور الأرض، ولماذا هي مميزة جدًا.”

المرجع: “تغايرات الوشاح العميقة التي تتشكل من خلال محيط الصهارة القاعدية الملوثة بالتحلل الأساسي” بقلم جي دينغ ويوشينوري ميازاكي وتشيان يوان وزيكسو دو، 12 سبتمبر 2025، علوم الأرض الطبيعية.
دوى: 10.1038/s41561-025-01797-ذ

تم تمويل الدراسة من قبل مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.