يبدو أن نواة الأرض ملفوفة في طبقات مثل البصلة، حسبما توصلت إليه الدراسة ScienceAle

كشفت الموجات الزلزالية التي تمر عبر النواة الداخلية للأرض الكثير عن المركز الحديدي لكوكبنا: كيف هو؟ تغيير الشكل, عكس دورانها، يكون محكم بشكل غريب، ويحتوي على حالة غير عادية من المادة.

الآن، تشير دراسة جديدة تسعى إلى تفسير البيانات الشاذة إلى أن نواة الأرض قد تكون عبارة عن طبقات مثل البصلة.

أراد العلماء في ألمانيا التحقيق على وجه التحديد في مشكلة تباين الزلزالية – الاختلافات في سرعة الموجات الزلزالية التي يتردد صداها عبر الأرض عندما تضرب النواة الداخلية، اعتمادًا على اتجاه سفرها.

متعلق ب: الغلاف الجوي للأرض يتسرب إلى القمر، وهذا هو السبب

“كانت هناك عدة فرضيات حول أصل هذه التباينات،” يقول عالمة المعادن كارمن سانشيز فالي، من جامعة مونستر.

“لقد شرعنا في دراسة التأثير المشترك للسيليكون والكربون على سلوك تشوه الحديد.”

لمعرفة ما يحدث، اختبر الباحثون كيفية تفاعل هذه العناصر الرئيسية في النواة الداخلية الضغوط الشديدة ودرجات حرارة تصل إلى 820 درجة مئوية (1508 درجة فهرنهايت).

وباستخدام حيود الأشعة السينية، بحث الباحثون عن خاصية تسمى الاتجاه المفضل للشبكة (LPO)، الذي يصف كيف بلورات داخل المواد الصلبة محاذاة بسبب الأنماط الحرارية.

في السابق، كان العلماء يفتقرون إلى بيانات جوهرية حول كيفية ظهور LPO للحديد عند مزجه معه السيليكون والكربون لتشكيل السبائك.

يمكن أن يؤثر LPO على الطريقة التي تنتقل بها الموجات الصوتية عبر المعادن مثل الحديد، ويُعتقد أن هذا قد يفسر التباين الزلزالي. هنا، تم اختباره على أصغر المقاييس، مع احتواء السبائك وسحقها وتسخينها في عبوات صغيرة جدًا.

“تم تحليل أنماط الحيود بعد التجربة لاستخلاص الخصائص البلاستيكية – على وجه التحديد، قوة الخضوع واللزوجة – لسبائك الحديد والسيليكون والكربون، والتي تم تصميمها بشكل أكبر من خلال النظرية لاستقراءها على الظروف الأساسية الداخلية.” يشرح سانشيز فالي.

وأظهرت النتائج أنه بالمقارنة مع الحديد النقي، فإن إضافة السيليكون والكربون أدت بالفعل إلى تغيير ترتيب الشبكة البلورية لسبائك الحديد.

إن الاختلافات الناتجة في سرعة الموجات الزلزالية ستتطابق مع الحالات الشاذة التي لوحظت في الجزء الخارجي من اللب الداخلي.

إنه دليل إضافي على أن اللب الداخلي للأرض في الواقع لديه عدة طبقات – إنجاز علمي مثير للإعجاب لدراسة شيء يقع على عمق أكثر من 5000 كيلومتر (3107 ميل) تحتنا، مدفونًا تحت الصخور والمعادن السائلة.

قد يكون الجزء المركزي من النواة الداخلية منخفضًا في السيليكون والكربون، مما يؤدي إلى تباين زلزالي قوي، كما يقول الباحثون. يفكر“، “في حين أن التركيز المتزايد لعناصر السبائك الخفيفة نحو الطبقات الخارجية للنواة الداخلية يؤدي إلى انخفاض تباين الخواص.”

يحرز الجيولوجيون تقدمًا مطردًا في فهم التعقيدات ما يكمن تحت سطح الأرض، وذلك بشكل أساسي عن طريق قياس كيفية انتقال الموجات الزلزالية وإعادة تهيئة الظروف الأساسية الداخلية والخارجية في المختبر.

يتضمن العمل التفصيلي العثور على التناقضات، والتفكير في التفسيرات المحتملة، ثم وضعها تفسيرات للاختبار – وهو الأمر الذي تمكن الفريق الذي يقف وراء هذه الدراسة من القيام به بنجاح.

“إن نمط تباين الخواص المعتمد على العمق والذي لوحظ في اللب الداخلي للأرض قد يكون ناتجًا عن التقسيم الطبقي الكيميائي للسيليكون والكربون بعد تبلور اللب.” اختتم الباحثين.

وقد تم نشر البحث في اتصالات الطبيعة.