ساختارهای مرموز اعماق سیاره‌ی ما شاید از زمان پیدایش زمین به یادگار مانده باشند
بر اساس تحقیقات جدید بقایای مواد شیمیایی از دوران اولیه‌ی سیاره‌ی ما در گوشته، ممکن است هنوز در نزدیکی هسته‌ی زمین وجود داشته باشد. کشفی که درک ما را از پدیده‌های تکتونیک صفحه‌ای زمین که امروزه روی می‌دهند، بهبود می‌بخشد.
طبق پژوهشی که در نشنال جئوگرافیک منتشر شده است، دانشمندان به نتایج جالبی درباره‌ی ناهنجاری مرموز اعماق زمین دست یافته‌اند. آنان این بقایا را با توده‌های آرد در ته یک کاسه خمیر مقایسه می‌کند؛ عناصری که حتی در طول میلیاردها سال به‌درستی با هم مخلوط نشده‌اند، به‌صورت گسستگی‌هایی در خوانش امواج لرزه‌ای زمین نشان داده می‌شوند.
ما می‌دانیم که امواج لرزه‌ای به آرامی در نزدیکی هسته‌ی زمین حرکت می‌کنند و از مناطقی به نام «مناطق با سرعت بسیار پایین» (Ultra-Low Velocity Zones) یا ULVZs می‌گذرند. پرسش بزرگ این است که این مناطق از چه چیزی ساخته شده‌اند و اکنون دانشمندان فکر می‌کنند که ممکن است پاسخ آن را یافته باشند. «سوریا پاچای» (Surya Pachhai) لرزه‌شناس دانشگاه ملی استرالیا گفت: «این یافته دیدگاه ما را درباره‌ی منشأ و دینامیک این مناطق بسیار کم‌سرعت تغییر می‌دهد.»
او افزود: «ما دریافتیم که این نوع منطقه با سرعت بسیار پایین را می‌توان با ناهمگنی‌های شیمیایی ایجاد شده در همان ابتدای تاریخ زمین توضیح داد. این ناهمگنی‌ها هنوز پس از ۴.۵ میلیارد سال همرفت گوشته به‌خوبی مخلوط نشده‌اند.»
شیوه‌ای که امواج لرزه‌ای در گوشته و پوسته‌ی زمین منعکس می‌شود، سرنخ‌هایی درباره‌ی ترکیب آن‌ها به ما می‌دهد اما اندازه‌گیری در عمق حدود ۲۹۰۰ کیلومتری زمین آسان نیست. برای رفع این مشکل، دانشمندان از یک رویکرد مهندسی معکوس استفاده کردند که صدها هزار شبیه‌سازی رایانه‌ای را با استفاده از فرآیندی به نام «وارونگی بیزی» (Bayesian Inversion) اجرا کردند.
با مقایسه‌ی این مدل‌ها با خوانش‌های واقعی گرفته شده از زیر دریای مرجانی میان استرالیا و نیوزیلند، این تیم پژوهشی توانست احتمالات جنس منطقه‌ی ULVZ را با دقت بالایی تعیین کند. پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند که ULVZ ها می‌توانند تا حدی از آهن اکسید ساخته شده باشند که ما آن را به‌عنوان زنگ آهن می‌شناسیم اما به‌عنوان یک فلز در اعماق گوشته عمل می‌کند. اکنون به‌نظر می‌رسد که این بخش از سیاره‌ی ما از چندین زیرلایه تشکیل شده است، چیزی که قبلا برای این مناطق شناخته نشده بود.
مناطق با سرعت بسیار پایین
Credit: Edward Garnero/ASU
این لایه‌بندی کاملا می‌تواند ناشی از برخورد یک جرم سیاره‌ای به اندازه‌ی مریخ به زمین اولیه باشد. تصور می‌شود که این رویداد بقایایی که ماه را تشکیل می‌دهند، به فضا پرتاب کرده و احتمالا اقیانوسی از ماگما ایجاد کرده است که از سنگ، گازها و کریستال‌ها تشکیل شده است و می‌توانست در طول میلیاردها سال به موقعیت فعلی خود، پایین رفته باشد.
او گفت: «ویژگی‌های فیزیکی مناطق با سرعت فوق‌العاده کم به منشأ آن‌ها مرتبط است که به نوبه‌ی خود اطلاعات مهمی درباره‌ی وضعیت حرارتی و شیمیایی، تکامل و دینامیک پایین‌ترین بخش‌های گوشته‌ی زمین ارائه می‌دهد. این یک بخش ضروری از همرفت گوشته است که تکتونیک صفحه‌ای را هدایت می‌کند.»
امواج لرزه‌ای در ULVZ تا نصف کاهش و چگالی متناظر آن هم یک‌سوم افزایش می‌یابد. دانشمندان پیشنهاد کرده‌اند که این قسمت‌ها، قسمت‌های ذوب شده‌ی گوشته هستند که ماگما را برای نقاط داغ آتشفشانی روی سطح، مانند ایسلند، فراهم می‌کنند.
با این وجود همه‌ی مناطق با چگالی بالا هم با مکان‌هایی که فعالیت‌های آتشفشانی پیوسته دارند، مطابقت ندارند و این نشان می‌دهد رخداد دیگری هم در حال وقوع است. این موضوع الهام‌بخش تیم تحقیقاتی شد تا نگاهی دقیق‌تر به منطقه داشته باشد و بدین ترتیب لایه‌های شگفت‌انگیز تشکیل‌دهنده‌ی این ULVZ ها را با کمک مدل‌سازی رایانه‌ای آشکار کردند.
گوشته و ULVZ در پایین آن، می‌توانند حرکت صفحات تکتونیکی را به سطح زمین نزدیک کنند به این معنی که تحقیقات جدید نه تنها به ما اطلاعات بیشتری درباره‌ی تولد زمین می‌دهد، بلکه درباره‌ی شیوه‌ی رفتار امروزی آن هم داده‌های بیشتری در اختیار ما قرار می‌دهد.
«مایکل تورن» (Michael Thorne) زمین‌شناس دانشگاه یوتا گفت: «از میان تمام ویژگی‌هایی که در گوشته‌ی عمیق می‌دانیم، مناطق با سرعت فوق‌العاده کم، احتمالا جزو مناطقی با سخت‌ترین شرایط هستند. در واقع، این مناطق دارای شدیدترین ویژگی‌ها در سراسر کره‌ی زمین هستند.»
عکس کاور: طرحی گرافیکی از نمای برش خورده‌ی زمین
Credit: Eurekalert
منبع: Science Alert
