ماذا يوجد داخل النواة الداخلية للأرض؟ تكشف الموجات الزلزالية عن نواة أعمق.

يبدو أن اللب الداخلي للأرض يحمل سرًا أعمق.

تتضمن كتب الجيولوجيا بشكل حتمي مخططًا مقطوعًا للأرض يُظهر أربع طبقات محددة بدقة: قشرة خارجية رقيقة من الصخور التي نعيش عليها تُعرف بالقشرة ؛ الوشاح ، حيث تتدفق الصخور مثل سائل شديد اللزوجة يقود حركة القارات ورفع الجبال ؛ قلب خارجي سائل من الحديد والنيكل يولد المجال المغناطيسي للكوكب ؛ ونواة داخلية صلبة.

قال عالمان أستراليان ، بتحليل تقاطع الموجات الزلزالية من الزلازل الكبيرة ، أن هناك طبقة مختلفة تمامًا في مركز الأرض. قال أحد العلماء ، هرفوي تكالتشيتش ، أستاذ الجيوفيزياء في الجامعة الوطنية الأسترالية في كانبيرا: “لقد أكدنا الآن وجود اللب الداخلي الأعمق”.

يقدر الدكتور تكالسيك وتان سون فام ، باحث ما بعد الدكتوراه ، أن النواة الداخلية الأعمق يبلغ عرضها حوالي 800 ميل. يبلغ عرض القلب الداخلي بالكامل حوالي 1500 ميل. كانت النتائج التي توصلوا إليها نُشر يوم الثلاثاء في مجلة Nature Communications.

بينما يبدو أن الرسم التخطيطي المقطوع يصور تقسيمات واضحة ، فإن المعرفة حول عمق الأرض غامضة بشكل لا مفر منه. يبعد حوالي 4000 ميل عن مركز الأرض ، ومن المستحيل حفر أكثر من بضعة أميال في القشرة الأرضية. معظم ما هو معروف عن ما يكمن تحته يأتي من الموجات الزلزالية – اهتزازات الزلازل التي تنتقل عبر الكوكب وحوله. فكر فيهم على أنهم صورة صوتية عملاقة للأرض.

اثنان من علماء الزلازل بجامعة هارفارد ، مياكي إيشي وآدم ديزيونسكي ، أولاً اقترح فكرة النواة الداخلية الأعمق في عام 2002 بناءً على خصائص سرعة الموجات الزلزالية التي تمر عبر اللب الداخلي. كان العلماء يعرفون بالفعل أن سرعة الموجات الزلزالية التي تنتقل عبر هذا الجزء من الأرض تختلف باختلاف الاتجاه. تحركت الموجات بشكل أسرع عند الانتقال من قطب إلى آخر على طول محور الأرض وأبطأ عند السفر بشكل عمودي على المحور. يعتقد الجيوفيزيائيون أن الاختلاف في السرعات – أسرع بنسبة قليلة على طول المسارات القطبية – ينشأ من محاذاة بلورات الحديد في اللب الداخلي.

لكن في منطقة صغيرة في المركز ، كانت أبطأ الموجات هي تلك التي تتحرك بزاوية 45 درجة مع المحور بدلاً من 90 درجة ، كما قال علماء الزلازل بجامعة هارفارد.

كانت البيانات المتاحة آنذاك قليلة للغاية بحيث لا يمكن إقناع الجميع.

ستكون أفضل القياسات هي الموجات الزلزالية التي تنتقل من أصل الزلزال مباشرة إلى الأرض وعبر اللب الداخلي الأعمق. ومع ذلك ، فإن اكتشاف ذلك يتطلب عمومًا مقياسًا للزلازل يقع بالضبط تقريبًا على الجانب الآخر من الأرض ، وتلك النقطة في منتصف المحيط.

تستفيد الورقة الجديدة من حقيقة أن الموجات الزلزالية ترتد أيضًا. وبالتالي ، يمكن لمقياس الزلازل القريب من مركز الزلزال اكتشاف انعكاس الموجة التي مرت عبر الأرض وترتد إلى الوراء ، مروراً بالنواة الداخلية الأعمق مرتين. يمكن أيضًا أن تنعكس ذهابًا وإيابًا مرة ثانية ، حيث تنتقل عبر النواة الداخلية أربع مرات.

في السنوات الأخيرة ، تم نشر عدد كبير من أجهزة قياس الزلازل ، خاصة في الولايات المتحدة. أتاح الجمع بين الإشارات من أدوات متعددة اكتشاف الانعكاسات الخافتة الناتجة عن الزلازل التي بلغت قوتها 6 أو أكبر. قال الدكتور Tkalcic: “قمنا بمعالجة 200 حدث ووجدنا أن 16 منهم بها هذه الموجات المرتدة”.

في أحد الزلازل التي اندلعت في جزر سليمان في عام 2017 ، تم رصد الموجات التي انتقلت خمس مرات عبر اللب الأعمق بواسطة مقاييس الزلازل التي تم وضعها بالصدفة على الجانب الآخر من الكوكب.

قال جورج هيلفريتش من معهد علوم الأرض والحياة التابع لمعهد طوكيو للتكنولوجيا في اليابان والذي لم يشارك في البحث: “مجد لهم للكشف عن الملاحظات التي قد تستخدمها المزيد من الدراسات لكشف ارتباك بنية النواة الداخلية”.

لا يبدو أن هناك أي اختلاف كبير في التركيب بين الأجزاء الخارجية والأعمق من القلب الداخلي ، ويبدو الانتقال تدريجيًا وليس حادًا.

قال فيرنون كورمير ، أستاذ الفيزياء بجامعة كونيتيكت الذي لم يشارك في البحث ، إن هذا قد يشير إلى بعض التغيير في الماضي القديم للأرض. قال الدكتور كورمير إن اللب الداخلي حديث السن إلى حد ما ، من الناحية الجيولوجية – تتراوح التقديرات بين 600 مليون إلى مليار سنة. هذا جزء بسيط من تاريخ الكوكب البالغ 4.5 مليار سنة ، ويبدو أن بنية اللب الصلب معقدة. في يناير ، أفاد علماء آخرون أن سرعة دوران اللب الداخلي تتغير.

قال الدكتور كورمير: “إن سبب دراسة الناس للبنية الأساسية الداخلية هو أنهم يحاولون ربطها بالمجال المغناطيسي للأرض”. “سيحاول الناس البحث عن بعض التغييرات في المجال المغناطيسي للأرض والتي ربما حدثت في نفس الوقت الذي حدث فيه التغيير في تبلور اللب الداخلي.”