کشفی شبیه داستان‌های علمی-تخیلی؛ شکل هسته داخلی زمین در حال تغییر است

دانشمندان که چند ماه پیش اعلام کرده بودند هسته درونی زمین جهت چرخش خود را معکوس کرده است، حالا به کشف تازه‌ای رسیده‌اند؛ آن‌ها نشانه‌هایی از تغییر شکل این بخش از زمین را شناسایی کرده‌اند.

هسته درونی زمین یک گوی فلزی داغ و جامد است که توسط هسته بیرونی مایع و فلزی احاطه شده است. دانشمندان سال‌ها بر این باور بودند که هسته داخلی به مرور زمان و با چرخش خود دچار تغییر شکل شده اما اکنون پژوهشگران برای نخستین بار شواهدی پیدا کرده‌اند که نشان می‌دهد شکل هسته درونی زمین در ۲۰ سال گذشته دستخوش تغییر شده است.

این تغییرات در امواج زمین‌لرزه‌هایی که به مرکز زمین رسیده‌اند، قابل مشاهده است.
هسته‌ زمین حالا برعکس می‌چرخد

به گزارش مجله زیبایی سبز به نقل از یورونیوز، پژوهشگران در این مطالعه از داده‌های زمین‌لرزه‌ها استفاده کردند تا به یکی از بحث‌های طولانی‌مدت درباره چرخش هسته درونی زمین پاسخ دهند. آن‌ها دریافتند که این هسته زمانی سریع‌تر از سطح زمین می‌چرخید اما از حدود سال ۲۰۱۰ تا کنون سرعت چرخش آن کاهش یافته و اکنون در جهتی معکوس نسبت به سطح زمین در حال چرخش است.

​​این مطالعه جدید که نتایج آن روز دوشنبه در نشریه « Nature Geoscience» منتشر شد، ادامه پژوهش‌های پیشین درباره چرخش هسته درونی زمین است. دانشمندان با بررسی داده‌های زمین‌لرزه‌های ثبت‌شده بین سال‌های ۱۹۹۱ تا ۲۰۲۳، نشانه‌هایی از تغییر در سطح هسته درونی زمین شناسایی کردند.

دکتر جان ویدال، استاد زمین‌شناسی دانشگاه کالیفرنیای جنوبی و نویسنده اصلی تحقیق می‌گوید که پژوهش پیشین دانشمندان درباره چرخش هسته درونی به آن‌ها کمک کرد تا تغییرات در ارتفاع امواج لرزه‌ای را تفسیر کنند و این تغییرات را به‌عنوان نشانه‌هایی از دگرگونی در سطح هسته درونی زمین شناسایی کنند.

پژوهشگران می‌گویند تغییر شکل هسته زمین می‌تواند سرنخ‌هایی درباره فرایندهای درونی زمین ارائه دهد؛ همان پدیده‌هایی که میدان مغناطیسی زمین را ایجاد می‌کنند. این میدان نامرئی، سیاره ما را از طوفان‌های خورشیدی و پرتوهای مرگبار محافظت می‌کند.

مشاهده تغییرات سریع در هسته زمین؛ اتفاقی نادر

یوشی میازاکی، استادیار علوم زمین و سیارات در دانشگاه راتگرز نیوجرس می‌گوید: «زمین در یک مقیاس زمانی زمین‌شناختی تغییر می‌کند، بنابراین مشاهده تغییرات در مقیاس سالانه بسیار شگفت‌انگیز است زیرا این موضوع درک ما از پویایی هسته درونی را افزایش می‌دهد.»

او افزود: «تحقیقات قبلی بیشتر بر تغییرات در چرخش هسته درونی زمین متمرکز بودند، اما این مطالعه زاویه‌ای تازه را مطرح می‌کند؛ تغییراتی که مستقیما به چرخش ارتباطی ندارند.»

به گفته میازاکی این یافته‌ها می‌تواند بحث‌های علمی درباره رفتار هسته زمین را وارد مرحله‌ تازه‌ای کند. 

هسته اسرارآمیز زمین

از میان همه لایه‌های زمین، هسته درونی دورترین و ناشناخته‌ترین بخش آن است. این کره‌ی جامد از جنس آهن و نیکل حدود ۷۰ درصد اندازه ماه است و شعاع آن ۱۲۲۱ کیلومتر تخمین زده می‌شود.

دمای این بخش به ۵۴۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد و فشار آن می‌تواند تا ۳۶۵ گیگاپاسکال افزایش یابد، فشاری که بیش از ۳ میلیون برابر فشار اتمسفری سطح زمین است. با وجود این شرایط، مشاهده مستقیم هسته درونی غیرممکن است و دانشمندان برای مطالعه آن، تغییرات در اندازه و شکل امواج لرزه‌ای را هنگام عبور از این لایه بررسی می‌کنند.

زمین‌لرزه‌ها دو نوع موج ایجاد می‌کنند. امواج اولیه (P-waves) که نخستین موج‌های تولید شده در هنگام زلزله هستند و زمین را در همان جهتی که موج حرکت می‌کند جابه‌جا می‌کنند و امواج برشی (S-waves) که کندتر از امواج اولیه حرکت می‌کنند و زمین را در جهتی عمود بر مسیر موج به لرزه درمی‌آورند.

بر اساس یافته‌های جدید، تغییرات در شدت امواج لرزه‌ای از نوع «PKIKP»  که از میان هسته عبور می‌کنند  نشانه‌هایی از تغییر شکل در لایه‌های سطحی هسته درونی را آشکار کرده است. به نظر می‌رسد در مرزی که هسته درونی جامد به هسته بیرونی مایع متصل می‌شود، سطح هسته درونی نرم‌تر و انعطاف‌پذیرتر از بخش‌های عمیق‌تر آن است.

ویدال می‌گوید: «تصور آنچه در سطح هسته درونی زمین می‌گذرد، تقریبا شبیه به داستان‌های علمی-تخیلی است. این بخش از زمین با موادی کاملا خاص و نیروهایی فوق‌العاده قوی کاملا با بخش بیرونی زمین متفاوت است. با این حال، ما می‌توانیم با بررسی دقیق برخی از جدیدترین داده‌ها، اطلاعات بیشتری درباره آن به دست آوریم.»

حرکت هسته درونی

دانشمندان در این پژوهش ۱۶۸ موج لرزه‌ای را که از ۴۲ زمین‌لرزه نزدیک جزایر ساندویچ جنوبی در اقیانوس اطلس جنوبی ثبت شده بودند، بررسی کردند.  آن‌ها با اندازه‌گیری سرعت و جهت چرخش هسته درونی توانستند تغییرات در شکل این لایه را شناسایی کنند.پس از تعیین سرعت چرخش هسته، پژوهشگران موقعیت آن را شبیه‌سازی کردند و امواج «PKIKP» را که هنگام چرخش هسته به همان نقطه برخورد می‌کنند، با یکدیگر مقایسه کردند.

نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که تغییرات در شدت این امواج ممکن است به تغییر شکل سطح هسته درونی مربوط باشد، نه صرفا به چرخش آن. با این حال، تشخیص دقیق ماهیت این تغییر شکل همچنان دشوار است.

ویدال می‌گوید: «شاید توپوگرافی هسته درونی بالا و پایین می‌رود، یا شاید مانند رانش زمین، بخش‌هایی از آن جابه‌جا می‌شود. اما محتمل‌ترین سناریو این است که هسته بیرونی مایع، سطح هسته درونی را تحت فشار قرار داده و آن را کمی جابه‌جا می‌کند.»

پژوهشگران گزارش داده‌اند که بین سال‌های ۲۰۰۴ تا ۲۰۰۸ تنها در یک منطقه از هسته درونی نشانه‌هایی از تغییر شکل مشاهده شده اما ممکن است چنین تغییراتی در نقاط بیشتری از هسته رخ داده باشد که هنوز شناسایی نشده‌اند.

هم‌زمان با چرخش هسته درونی جامد، هسته بیرونی مذاب نیز در حال حرکت است. این تعامل بین دو لایه، انرژی مغناطیسی تولید می‌کند که در نهایت میدان مغناطیسی زمین را شکل می‌دهد.

اما به گفته ویدال، هسته بیرونی زمین در حال کوچک شدن است.

او توضیح می‌دهد که هسته درونی طی میلیاردها سال فلز مذاب را از هسته بیرونی جذب کرده و به مرور سرد و جامد شده است. به گفته او این روند تا زمانی که کل هسته زمین به یک کره فلزی جامد تبدیل شود ادامه خواهد داشت. 

ویدال می‌گوید: «آن روز، میدان مغناطیسی زمین از بین خواهد رفت، زیرا دیگر آهنی در حال حرکت در هسته وجود نخواهد داشت.» 

گفته می‌شود این رویدادی میلیاردها سال بعد اتفاق خواهد افتاد.

ویدال تصریح کرد: «پیش از آن احتمالا خورشید به یک غول سرخ تبدیل شده و سیارات درونی منظومه شمسی، از جمله زمین را خواهد بلعید.»

تا آن زمان، دانشمندان فرصت کافی خواهند داشت تا اتفاقات پنهان در قلب زمین را بررسی کنند و بفهمند که تغییرات در هسته درونی چه تاثیری بر آینده سیاره ما خواهد داشت.

یوشی میازاکی می‌گوید: «همان‌طور که در مقدمه این تحقیق اشاره شده است، رشد هسته درونی نقش مهمی در تولید میدان مغناطیسی زمین دارد که ما را در برابر تشعشعات خورشیدی محافظت می‌کند. اگرچه ارتباط مستقیم میان سطح زمین و مرز میان هسته درونی و بیرونی هنوز مشخص نیست، اما تغییرات در این منطقه می‌تواند پیامدهایی در تکامل درازمدت زمین داشته باشد.»

لینک کوتاه : https://www.greenbeautymag.com/?p=51356