اكتشف علماء الجيوفيزياء أن قلب الأرض مغطى ببقع عازلة للحرارة

بفضل التصوير المقطعي الزلزالي الحديث، اكتشف الجيوفيزيائيون طبقة يبلغ سمكها حوالي 300 كيلومتر فوق حدود قلب الأرض ووشاحها، أي حوالي 2900 كيلومتر تحت أقدامنا. وتتميز بالتعقيد الهيكلي الاستثنائي وعدم التجانس التركيبي، كما أن مناطق السرعة المنخفضة للغاية (ULVZ) لها أهمية علمية خاصة.

ولا يزيد عرضها عن مئات الكيلومترات وارتفاعها عشرات الكيلومترات، وهي تشبه “بقعًا” صغيرة مخيطة من الأسفل إلى الوشاح. وعلى الرغم من أن أحجامها متواضعة للغاية، إلا أن خصائصها – مثل الكثافة، ونتيجة لذلك، سرعة الموجات الزلزالية – تختلف بشكل شاذ عن الصخور المحيطة بها.

تمتلك هذه الهياكل الصغيرة نسبيًا مثل هذه الخصائص الاستثنائية، ومع ذلك فهي قادرة على التأثير على التطور الكيميائي الحراري الإقليمي، وتوازن الطاقة، وحتى عمل المجال المغناطيسي للأرض. لقد ظلت الطريقة الدقيقة للقيام بذلك لفترة طويلة واحدة من الألغاز التي لم يتم حلها حول الجزء الداخلي العميق من كوكبنا.

ساعدت التجارب التي أجريت في جامعة تايوان الوطنية بقيادة البروفيسور هسيه وين بينغ على فهم طبيعة “البقع”. ونشرت نتائجهم واستنتاجاتهم في اتصالات الطبيعة.

قام الجيوفيزيائيون بدراسة المغنسيوم الغني بالحديد، وهو المعدن الذي يسود على الأرجح في منطقة ULVZ. تم ضغطه باستخدام سندانات ماسية لضغوط شديدة وتم قياس التوصيل الحراري باستخدام التحليل الطيفي الضوئي فائق السرعة.

وتبين أنها منخفضة بشكل غير متوقع – أقل بكثير من تلك الموجودة في صخور الوشاح المحيطة. وأظهرت النمذجة المستندة إلى البيانات أن الخصائص الفريدة للمناطق ULVZ – سرعة الموجة المنخفضة، ودرجة الحرارة المرتفعة، وزيادة الكثافة – تجعلها تتصرف مثل البطانيات العازلة المحلية تحت الوشاح.

يمكن لهذه الهياكل أن تعيق بشكل كبير نقل الحرارة من القلب إلى الوشاح، مما يغير التوزيع الزماني المكاني لتدفق الحرارة. وفي بعض المناطق يمكن أن تتسبب في التقسيم الطبقي الحراري المحلي في الجزء العلوي من القلب. مثل هذه التأثيرات لها آثار عميقة على التطور الكيميائي الحراري على جانبي الحدود الأساسية للوشاح، وكذلك على توازن الطاقة الذي يغذي الدينامو الجغرافي، والذي يؤثر بدوره على قطبية وتطور المجال المغناطيسي للأرض.

واختتم البروفيسور حديثه قائلاً: “تمثل هذه النتائج خطوة مهمة إلى الأمام في فهمنا لانتقال الحرارة والديناميكا الجيولوجية في أعماق الأرض. إنها تفتح الطريق لكشف التطور الكيميائي الحراري والديناميكي المعقد الذي يحدث هناك. بالطبع، ما زلنا نعرف القليل جدًا عن هذا، ولدينا الكثير من العمل الذي يتعين علينا القيام به لفهم البنية الداخلية وتاريخ كوكبنا الجميل بشكل أفضل”.