تشير دراسة جديدة إلى أن البقايا الكيميائية من الأيام الأولى لكوكبنا ربما لا تزال موجودة بالقرب من نواة الأرض ، وقد يحسن الاكتشاف فهمنا للظواهر التكتونية للصفائح التي تحدث اليوم.
شبّه الفريق الذي يقف وراء الدراسة هذه البقايا بكتل من الدقيق في قاع وعاء من العجين – أشياء لم يتم خلطها بشكل صحيح على مدى مليارات السنين ، والتي تبدو وكأنها شذوذ في قراءات الموجات الزلزالية.
نحن نعلم أن الموجات الزلزالية تتباطأ وتزحف بالقرب من نواة الأرض ، مروراً بما يسمى مناطق السرعة المنخفضة للغاية (أولفز). السؤال الكبير هو مما تتكون هذه المناطق – ويعتقد العلماء الآن أنهم ربما وجدوا الإجابة.
“هذا الاكتشاف يغير وجهة نظرنا حول أصل وديناميكيات مناطق السرعة المنخفضة للغاية” ، يقول عالم الزلازل سوريا باتشاي من الجامعة الوطنية الاسترالية.
“لقد اكتشفنا أن هذا النوع من مناطق السرعة المنخفضة للغاية يمكن تفسيره من خلال عدم التجانس الكيميائي الذي تم إنشاؤه في بداية تاريخ الأرض وما زالوا لا يختلطون جيدًا بعد 4.5 مليار سنة. سنة من عباءة الحمل الحراري.”
تعطينا الطريقة التي يتردد بها صدى الموجات الزلزالية عبر وشاح الأرض والقشرة أدلة على تكوينها ، لكن قياس حوالي 2900 كيلومتر أو 1800 ميل من الصخور ليس بالأمر السهل. لحل هذه المشكلة ، استخدم العلماء نهج الهندسة العكسية ، حيث قاموا بتشغيل مئات الآلاف من عمليات المحاكاة الحاسوبية ، باستخدام عملية تُعرف باسم انعكاس Bayesian.
من خلال مقارنة هذه النماذج بالقراءات الفعلية المأخوذة تحت بحر المرجان بين أستراليا ونيوزيلندا ، تمكن الفريق من تضييق نطاق احتمالات صنع ULVZ فوق اللب الخارجي للمعدن السائل مباشرةً.
يقترح الباحثون أن ULVZs يمكن أن تكون مصنوعة جزئيًا من أكسيد الحديد – نعرفها على أنها صدأ ، لكنها تعمل كمعدن في أعماق الوشاح. من المحتمل الآن أيضًا أن هذا الجزء من كوكبنا يتكون من طبقات فرعية متعددة ، والتي لم يتم الاشتباه بها سابقًا في هذه المناطق.
قد يكون هذا التقسيم الطبقي ناتجًا عن جسم كوكبي بحجم المريخ تصطدم بالأرض في وقت مبكر. يُعتقد أن الحدث ألقى الحطام الذي تشكل القمر، ومن المحتمل أيضًا أنه أنشأ محيطًا من الصهارة ، مكونًا من الصخور والغاز والبلورات ، والتي يمكن أن تكون قد غرقت إلى موقعها الحالي على مدى مليارات السنين.
“ترتبط الخصائص الفيزيائية لمناطق السرعة المنخفضة جدًا بأصلها ، والتي بدورها توفر معلومات مهمة عن الحالة الحرارية والكيميائية ، وتطور وديناميكيات الوشاح الأدنى للأرض – جزء أساسي للحمل الحراري الذي يدفع تكتونية الصفائح” ، قال باتشاي.
من المعروف أن الموجات الزلزالية تتباطأ بمقدار النصف في ULVZ ، وتزداد الكثافة المقابلة بمقدار الثلث. هذه وقد اقترح أن هذه هي مناطق ذائبة جزئيًا من الوشاح ، مما يوفر الصهارة للبقع الساخنة البركانية على السطح (مثل آيسلندا).
ومع ذلك ، لا تتوافق جميع المناطق عالية الكثافة مع أماكن النشاط البركاني المتكرر ، مما يشير إلى حدوث شيء آخر. ألهم هذا فريق البحث لإلقاء نظرة فاحصة – الكشف عن الطبقات المدهشة التي تشكل ULVZs ، باستخدام نمذجة الكمبيوتر.
يمكن أن يتسبب الوشاح و ULVZ في الجزء السفلي منه في تحريك الصفائح التكتونية بالقرب من السطح ، مما يعني أن البحث الجديد لا يخبرنا فقط بالمزيد عن كيفية نشأة الأرض ، ولكن كيف تتصرف اليوم.
“من بين جميع الميزات التي نعرفها في الوشاح العميق ، تمثل مناطق السرعة المنخفضة للغاية ما هو على الأرجح الأكثر تطرفاً ،” يقول عالم الجيولوجيا مايكل ثورن من جامعة يوتا.
“في الواقع ، هذه بعض من أكثر السمات تطرفاً الموجودة في أي مكان على هذا الكوكب.”
تم نشر البحث في علوم جيولوجيا الطبيعة.
