تكشف الشريحة التي تراها مقطوعة في الأرض عن جوهرها ، كما هو موضح هنا باللون الأصفر الفاتح. تتكون أرضنا ، المبنية في طبقات مشابهة للبصل ، من قشرة ، وغطاء ، ولب خارجي ، ولب داخلي ، ولكل منها خصائصها الخاصة.
كيف بقي باطن الأرض ساخنًا مثل سطح الشمس لمليارات السنين؟
يتم تسخين البنية الطبقية للأرض ، والتي تشتمل على لوحات متحركة ، عن طريق بقايا تكوين الكواكب وانحلال النظائر المشعة. يستخدم علماء الجيولوجيا الموجات الزلزالية لدراسة هذه الهياكل والحركات الداخلية ، والتي تعتبر ضرورية للتغيرات البيئية وتطور الحياة على الأرض. تعمل الحرارة الداخلية على تحريك حركات الصفائح ، مما يساهم في حدوث ظواهر مثل الزلازل والانفجارات البركانية وخلق أراضٍ ومحيطات جديدة ، مما يجعل الأرض صالحة للسكن.
إن هيكل أرضنا يشبه إلى حد كبير البصل – طبقة بعد طبقة.
بدءًا من الأعلى إلى الأسفل ، توجد القشرة ، والتي تشمل السطح الذي تمشي عليه ؛ ثم ينزل الوشاح ، ويتكون أساسًا من صخور صلبة ؛ ثم أعمق ، اللب الخارجي ، مصنوع من الحديد السائل ؛ وأخيرًا ، اللب الداخلي ، مصنوع من الحديد الصلب ، والذي يتوافق نصف قطره مع 70٪ من حجم القمر. كلما تعمقت في الغوص ، زادت سخونة – فأجزاء من اللب تكون ساخنة مثل سطح الشمس.
يوضح هذا الرسم التوضيحي الأقسام الأربعة الموجودة تحت سطح الأرض.
رحلة إلى مركز الأرض
مثل مدرس علوم الأرض والكواكب، أنا أدرس المناطق الداخلية لعالمنا. تمامًا كما يمكن للطبيب استخدام تقنية تسمى الموجات فوق الصوتية لتصوير الهياكل داخل جسمك باستخدام الموجات فوق الصوتية ، يستخدم العلماء تقنية مماثلة لتصوير الهياكل الداخلية للأرض. ولكن بدلاً من الموجات فوق الصوتية ، يستخدم علماء الجيولوجيا موجات زلزالية – الموجات الصوتية الناتجة عن الزلازل.
على سطح الأرض ، ترى الأوساخ والرمل والعشب والأرصفة بالطبع. الاهتزازات الزلزالية تكشف ما تحته: الصخور الكبيرة والصغيرة. إنها كلها جزء من القشرة الأرضية التي يمكن أن تنخفض إلى مسافة تصل إلى 30 كيلومترًا ؛ يطفو فوق طبقة تسمى الوشاح.
يتحرك الجزء العلوي من الوشاح بشكل عام مع القشرة. معا يطلق عليهم الغلاف الصخريالتي يبلغ سمكها حوالي 60 ميلاً (100 كيلومتر) في المتوسط ، على الرغم من أنها قد تكون أكثر سمكًا في بعض الأماكن.
ينقسم الغلاف الصخري إلى عدة كتل كبيرة تسمى لوحات. على سبيل المثال ، تقع صفيحة المحيط الهادئ تحت المحيط الهادئ بأكمله ، وتغطي صفيحة أمريكا الشمالية معظم أمريكا الشمالية. تشبه الصفائح إلى حد ما قطع المنشار التي تتلاءم مع بعضها تقريبًا وتغطي سطح الأرض.
اللوحات ليست ثابتة ؛ بدلا من ذلك ، يتحركون. في بعض الأحيان يكون أصغر جزء من البوصة على مدار سنوات. في أوقات أخرى ، يكون هناك المزيد من الحركة ، وتكون مفاجئة أكثر. هذا النوع من الحركة هو ما يسبب الزلازل والانفجارات البركانية.
علاوة على ذلك ، تعد حركة الصفائح عاملاً هامًا ، وربما ضروريًا ، في تطور الحياة على الأرض ، لأن الصفائح المتحركة تغير البيئة و إجبار الحياة على التكيف مع الظروف الجديدة.
https://www.youtube.com/watch؟v=3FoSAHk7DMA
ستندهش من رؤية كل الحياة تحدث تحت قدميك.
الحرارة قيد التشغيل
تتطلب حركة اللوحة معطفًا دافئًا. وبالفعل ، كلما تعمقت في الأرض ، زادت درجة الحرارة.
في الجزء السفلي من الصفائح ، على عمق حوالي 100 كيلومتر ، تبلغ درجة الحرارة حوالي 2400 درجة[{” attribute=””>Fahrenheit (1,300 degrees Celsius).
By the time you get to the boundary between the mantle and the outer core, which is 1,800 miles (2,900 kilometers) down, the temperature is nearly 5,000 °F (2,700 °C).
Then, at the boundary between outer and inner cores, the temperature doubles, to nearly 10,800 °F (over 6,000 °C). That’s the part that’s as hot as the surface of the Sun. At that temperature, virtually everything – metals, diamonds, human beings – vaporizes into gas. But because the core is at such high pressure deep within the planet, the iron it’s made up of remains liquid or solid.
https://www.youtube.com/watch؟v=DI6SemRT2iY
بدون الصفائح التكتونية ، ربما لن يكون البشر موجودين.
اصطدام في الفضاء
من أين تأتي كل هذه الحرارة؟
لا يأتي من الشمس. على الرغم من أنه يدفئنا وجميع النباتات والحيوانات على سطح الأرض ، إلا أن ضوء الشمس لا يمكنه اختراق أميال داخل الكوكب.
بدلا من ذلك ، هناك نوعان من المصادر. إحداها هي الحرارة التي ورثتها الأرض عندما تشكلت قبل 4.5 مليار سنة. صُنعت الأرض من السديم الشمسي ، وهو عبارة عن سحابة غازية عملاقة ، وسط تصادمات واندماجات لا نهاية لها بين قطع الصخور والحطام تسمى planetesimals. استغرقت هذه العملية عشرات الملايين من السنين.
تم إنتاج كمية هائلة من الحرارة في هذه الاصطدامات ، بما يكفي لإذابة الأرض بأكملها. على الرغم من فقدان بعض هذه الحرارة في الفضاء ، إلا أن الباقي كان محبوسًا داخل الأرض ، حيث لا يزال الكثير منها حتى اليوم.
المصدر الآخر للحرارة: تفكك النظائر المشعة المنتشرة في كل مكان على الأرض.
لفهم هذا ، تخيل أولاً عنصرًا كعائلة بها نظائر كأعضاء. كل[{” attribute=””>atom of a given element has the same number of protons, but different isotope cousins have varying numbers of neutrons.
Radioactive isotopes are not stable. They release a steady stream of energy that converts to heat. Potassium-40, thorium-232, uranium-235, and uranium-238 are four of the radioactive isotopes keeping Earth’s interior hot.
Some of those names may sound familiar to you. Uranium-235, for example, is used as a fuel in nuclear power plants. Earth is in no danger of running out of these sources of heat: Although most of the original uranium-235 and potassium-40 are gone, there’s enough thorium-232 and uranium-238 to last for billions more years.
Along with the hot core and mantle, these energy-releasing isotopes provide the heat to drive the motion of the plates.
No heat, no plate movement, no life
Even now, the moving plates keep changing the surface of the Earth, constantly making new lands and new oceans over millions and billions of years. The plates also affect the atmosphere over similarly lengthy time scales.
But without the Earth’s internal heat, the plates would not have been moving. The Earth would have cooled down. Our world would likely have been uninhabitable. You wouldn’t be here.
Think about that, the next time you feel the Earth under your feet.
Written by Shichun Huang, Associate Professor of Earth and Planetary Sciences, University of Tennessee.
Adapted from an article originally published in The Conversation.
