قد تكون الانحرافات الغامضة في أعماق كوكبنا باقية منذ خلق الأرض

وفقًا لبحث جديد ، من الممكن أن تكون بقايا المواد الكيميائية من الأيام الأولى لكوكبنا موجودة بالقرب من قلب الأرض ، ويمكن أن يحسن هذا الاكتشاف فهمنا لظاهرة الصفائح التكتونية التي تحدث اليوم.

يقارن الفريق الذي يقف وراء الدراسة هذه البقايا مع كتل الدقيق الموجودة في قاع وعاء الخليط – وهي عناصر لم يتم خلطها بشكل صحيح على مدار مليارات السنين ، والتي تظهر على أنها شذوذ في قراءات الموجات الزلزالية.

نحن نعلم أن الموجات الزلزالية تتباطأ إلى حد الزحف بالقرب من قلب الأرض ، حيث تمر عبر ما يعرف باسم مناطق السرعة المنخفضة للغاية (ULVZs). السؤال الكبير هو ما هي 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 وجدنا أن هذا النوع من منطقة السرعة المنخفضة للغاية يمكن تفسيره من خلال عدم التجانس الكيميائي الذي تم إنشاؤه في بداية تاريخ الأرض ، وأنها لا تزال غير مختلطة جيدًا بعد 4.5 مليار سنة من الحمل الحراري في الوشاح.”

تعطينا الطريقة التي يتردد بها صدى الموجات الزلزالية من خلال وشاح الأرض والقشرة أدلة حول تكوينها ، لكن قياسها عبر حوالي 2900 كيلومتر أو 1800 ميل من الصخور ليس بالأمر السهل. لمعالجة ذلك ، استخدم العلماء نهج الهندسة العكسية ، حيث قاموا بتشغيل مئات الآلاف من عمليات المحاكاة الحاسوبية ، باستخدام عملية تُعرف باسم انعكاس بايزي Bayesian inversion.

من خلال مقارنة هذه النماذج بالقراءات الفعلية المأخوذة من تحت بحر المرجان بين أستراليا ونيوزيلندا ، كان الفريق قادرًا على تضييق احتمالات ما يمكن أن تصنع منه ULVZ مباشرة فوق اللب الخارجي للمعدن السائل.

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 عدة طبقات فرعية ، وهو أمر لم يُشتبه في وجوده في هذه المناطق من قبل.

قد تكون هذه الطبقة ناجمة عن جسم كوكبي بحجم المريخ تحطيم الأرض في وقت مبكر. يُعتقد أن هذا الحدث قد ألقى الحطام الذي تشكل القمر، ومن المحتمل أيضًا أن تكون قد خلقت محيطًا من الصهارة ، مكونًا من الصخور والغازات 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 حول الحالة الحرارية والكيميائية ، وتطور وديناميكيات الوشاح السفلي للأرض – وهو جزء أساسي من الحمل الحراري في الوشاح الذي يدفع حركة الصفائح التكتونية ،” يقول باتشاي.

من المعروف أن الموجات الزلزالية تتباطأ بنسبة تصل إلى النصف في ULVZ ، مع ارتفاع الكثافة المقابلة بمقدار الثلث. هو – هي 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 ذلك فريق البحث لإلقاء نظرة فاحصة – الكشف عن الطبقات المدهشة التي تشكل ULVZs ، بمساعدة نمذجة الكمبيوتر.

يمكن أن يدفع الوشاح و ULVZ في الجزء السفلي منه حركة الصفائح التكتونية بالقرب من السطح ، مما يعني أن البحث الجديد لا يعلمنا فقط المزيد عن ولادة الأرض ، ولكن أيضًا المزيد حول كيفية تصرفها 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 الأرض الطبيعية.