وفقًا لدراسة جديدة ، فإن اللب الداخلي المصنوع من الحديد الصلب للأرض ينمو أسرع من الصفحة لأكثر من 500 مليون سنة.

إنه ينمو تحت بحر باندا في إندونيسيا بشكل أسرع مما كان عليه في البرازيل ، لكن خبراء الزلازل في جامعة كاليفورنيا بيركلي يقولون إن نمط النمو العشوائي هذا لم يفقد مركزه.

عملت الجاذبية على توزيع النمو الجديد المصنوع من بلورات الحديد بالتساوي ، ويبدأ الحديد المنصهر في البرودة ، مما يحافظ على مركز كروي داخلي.

وأشار الفريق إلى هذا النمو المركزي من خلال شيء ما في اللب المركزي أسفل إندونيسيا ، والذي يزيل الحرارة من القلب الداخلي بمعدل أسرع مما هو عليه تحت البرازيل على الجانب الآخر من الكوكب. .

يقول الباحثون إن هذا الاكتشاف يمكن أن يساعد في “ إظهار حدود فضفاضة ” بين نصف مليار و 1.5 مليار سنة في عمر اللب الداخلي.

يظهر قطع الجزء الداخلي من الأرض أن اللب الداخلي من الحديد الصلب (الأحمر) ينمو ببطء عن طريق تعطيل اللب الخارجي (البرتقالي) للحديد السائل. تنتقل الموجات الزلزالية أسرع من خط الاستواء (السهم الأخضر) بين القطبين الشمالي والجنوبي (الأسهم الزرقاء) عبر المركز الداخلي للأرض.

أربع طبقات من كوكب الأرض

أعلى البلاط: على أعماق تصل إلى 70 كم وهي الطبقة الخارجية للأرض وتغطي المحيطات والتضاريس.

مانديل: يتألف من صخور السيليكات الغنية بالحديد والمغنيسيوم ، التي يبلغ طولها 2890 كم بالدروع السفلية ، بدلاً من الطبقة الأكثر كثافة وتراكبات القشرة على كوكب الأرض.

المركز الخارجي: تمتد المنطقة على عمق 2890-5150 كم ، وهي مصنوعة من الحديد المصهور والنيكل مع مكونات أخف.

النواة الداخلية: على عمق 6،370 كم في مركز الأرض ، يعتقد أن هذه المنطقة تتكون من الحديد الصلب والنيكل.

يسمح هذا الحد لعمر المركز الصلب للأرض للعلماء بمعرفة المزيد عن المجال المغناطيسي ، الذي يحمينا من الإشعاع الشمسي الضار.

قالت باربرا رومانوفيتش ، مؤلفة مشاركة في الدراسة: “قد يساعد هذا في مناقشة كيفية إنشاء المجال المغناطيسي قبل وجود نواة داخلية صلبة”.

“نحن نعلم أن المجال المغناطيسي كان موجودًا بالفعل منذ 3 مليارات عام ، لذلك يجب أن تكون العمليات الأخرى قد قامت بضخ الحمل الحراري في اللب الخارجي في ذلك الوقت.”

READ  قد تفسر الكواكب المتقلصة لغز عوالم الكون المفقودة

صغر سن اللب الداخلي ، في بداية تاريخ الأرض ، جاءت حرارة غليان اللب السائل من عناصر الضوء التي فصلته عن الحديد ، وليس من تبلور الحديد ، كما نرى اليوم.

قال مساعد عالم المشروع دانييل فروست: “الجدل حول عمر المركز الداخلي مستمر منذ فترة طويلة”.

المشكلة هي: إذا كان يمكن أن يدوم اللب الداخلي 1.5 مليار سنة فقط ، بناءً على ما نعرفه عن كيفية فقده للحرارة ومدى سخونته ، فمن أين أتى المجال المغناطيسي القديم؟

“من هناك جاءت فكرة عناصر الضوء المذابة.”

أوضح فروست أن التطور غير المتماثل للنواة الداخلية ، والذي ينمو بمعدلات مختلفة على كل جانب من جوانب الكوكب ، يفسر الغموض الذي دام ثلاثة عقود.

يكمن اللغز في أن الحديد المتبلور في المركز يبدو محاذيًا نحو الغرب بدلاً من شرق محور دوران الأرض.

خريطة توضح القياسات الزلزالية (مثلثات) من قبل الباحثين الذين يقيسون الموجات الزلزالية من الزلازل (الدوائر) لدراسة مركز الأرض الداخلي

خريطة توضح القياسات الزلزالية (مثلثات) من قبل الباحثين الذين يقيسون الموجات الزلزالية من الزلازل (الدوائر) لدراسة مركز الأرض الداخلي

يقول الفريق إن العلماء يتوقعون أن تكون البلورات موجهة تقريبًا ، بدلاً من أن يكون أحد جوانب الكوكب لصالح الجانب الآخر.

في محاولة لشرح الملاحظات ، طوروا نموذجًا حاسوبيًا لنمو البلورات في اللب الداخلي.

يغطي نموذجهم التطور الجيوفيزيائي ، وكيفية تحلل المواد الموجودة على الأرض والفيزياء المعدنية للحديد عند الضغط العالي ودرجة الحرارة المرتفعة.

قال فروست: “بدا النموذج البسيط غير عادي – كان المركز الداخلي غير متماثل”.

“كما اقترح البعض ، يبدو الجانب الغربي مختلفًا من الجانب الشرقي إلى المركز ، وليس فقط الجزء العلوي من الوسط الداخلي. الطريقة الوحيدة التي يمكننا بها شرح ذلك هي أن إحدى الصفحات تنمو بشكل أسرع من الأخرى. “

النمو غير المتماثل – أعلى بنسبة 60 بالمائة في الشرق منه في الغرب – يمكن أن يعطي الأفضلية لبلورات الحديد على محور الدوران ، وهذا النموذج يوضح أن هناك محاذاة أكبر في الغرب منها في الشرق.

قال رومانوفيتش: “ما نقترحه في هذه الدراسة هو نموذج للحمل الحراري الصلب في اللب الداخلي ، والذي يعدل للملاحظات الزلزالية وظروف الحدود الجيوفيزيائية الموثوقة”.

READ  تسجل مقاطعة نابا أول حالة وفاة بفيروس كورونا لشخص تم تطعيمه بالكامل
وأشار الفريق إلى هذا النمو المركزي من خلال شيء ما في اللب المركزي أسفل إندونيسيا ، والذي يزيل الحرارة من القلب الداخلي بمعدل أسرع مما هو عليه تحت البرازيل على الجانب الآخر من الكوكب.

وأشار الفريق إلى هذا النمو المركزي من خلال شيء ما في اللب المركزي أسفل إندونيسيا ، والذي يزيل الحرارة من القلب الداخلي بمعدل أسرع مما هو عليه تحت البرازيل على الجانب الآخر من الكوكب.

يتراكم باطن الأرض مثل البصل. يبلغ نصف قطر اللب الداخلي الصلب من الحديد والنيكل 745 ميلاً ، أو ثلاثة أرباع حجم القمر وسمكه 1500 ميل محاطًا بالنواة الخارجية السائلة من الحديد والنيكل المنصهر.

اللب الخارجي محاط بـ 1800 ميل من الصخور الساخنة والسطح مغطى بقشرة صخرية رقيقة وباردة.

يحدث التكثف في اللب الخارجي ، والذي يغلي ببطء مع خروج الحرارة من الحديد البلوري من اللب الداخلي ، وتتحرك الصخور الساخنة لأعلى لتحمل هذه الحرارة من مركز الكوكب إلى السطح.

يو سي.  يشير نموذج جديد من علماء الزلازل في بيركلي إلى أن المركز الداخلي للأرض ينمو بشكل أسرع على جانبها الشرقي (يسارًا) منه على جانبها الغربي.  توازن الجاذبية بين النمو غير المتماثل عن طريق دفع بلورات الحديد نحو القطبين الشمالي والجنوبي (الأسهم).

يو سي. يشير نموذج جديد من علماء الزلازل في بيركلي إلى أن المركز الداخلي للأرض ينمو بشكل أسرع على جانبها الشرقي (يسارًا) منه على جانبها الغربي. توازن الجاذبية بين النمو غير المتماثل عن طريق دفع بلورات الحديد نحو القطبين الشمالي والجنوبي (الأسهم).

ما هو المجال المغناطيسي للأرض وكيف يحمينا؟

المجال المغناطيسي للأرض عبارة عن طبقة من الشحنة الكهربائية تحيط بكوكبنا.

يحمي هذا المجال حياة كوكبنا لأنه يطلق على الجسيمات المشحونة التي تطلق من الشمس اسم “الرياح الشمسية”.

بدون هذه الطبقة الواقية ، ستزيل هذه الجسيمات طبقة الأوزون ، وهي خط دفاعنا الوحيد ضد الأشعة فوق البنفسجية الضارة.

يعتقد العلماء أن مركز الأرض مسؤول عن تكوين مجالها المغناطيسي.

عندما يهرب الحديد المنصهر إلى اللب الخارجي للأرض فإنه يولد تيارات الحمل الحراري.

تولد هذه التيارات تيارات كهربائية تشكل مجالًا مغناطيسيًا في عملية طبيعية تسمى الجيودينامو.

حركة الغليان المكثفة في المركز الخارجي تخلق المجال المغناطيسي للأرض.

وفقًا لنموذج فروست الحاسوبي ، مع نمو بلورات الحديد ، تعيد الجاذبية توزيع النمو الزائد للشرق من الغرب إلى الغرب في المركز الداخلي.

ووجدوا أن حركة البلورات في المركز الداخلي ، بالقرب من نقطة انصهار الحديد ، تعمل على محاذاة الشبكة البلورية مع محور دوران الأرض – تفعل الغرب أكثر من الشرق.

يتنبأ هذا النموذج بدقة بالملاحظات الجديدة للباحثين حول أوقات انتقال الموجات الزلزالية عبر المركز الداخلي.

READ  تحث مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها على عدم تقبيل الدجاج ومطاردته في تحذير من السالمونيلا

يزداد تباين الخواص أو الاختلاف في أوقات السفر الموازية والعمودية لمحور الدوران مع العمق.

يعوض تباين الخواص القوي عن مسافة 250 ميلاً باتجاه الغرب من محور دوران الأرض.

قال فروست إن نموذج نمو اللب الداخلي يوفر حدودًا لنسبة النيكل إلى الحديد في مركز الأرض.

لن تقوم عينته بإعادة إنتاج الملاحظات الزلزالية بدقة إذا لم يكن نيكل العينة الداخلية بين أربعة وثمانية بالمائة.

هذا قريب من نسبة النيازك المعدنية التي كانت ذات يوم مراكز الكواكب القزمة في نظامنا الشمسي.

يخبر هذا النموذج أيضًا الجيولوجيين عن مدى لزوجة أو مائع اللب الداخلي.

قال رومانوفيتش: “نوصي بأن تكون لزوجة المركز الداخلي كبيرة نسبيًا”.

هذه “معلمة إدخال مهمة للجيولوجيين الذين يدرسون عمليات الدينامو في المركز الخارجي.”

سيتم تقديم هذه النتائج في مجلة Nature Geoscience.

يشكل قلب الحديد السائل للأرض مجالًا مغناطيسيًا

يُعتقد أن المجال المغناطيسي لكوكبنا سيتشكل في أعماق مركز الأرض.

لم يسافر أحد من قبل إلى مركز الأرض ، ولكن من خلال دراسة موجات الصدمة من الزلازل ، تمكن الفيزيائيون من تطوير هيكلها المحتمل.

يوجد في قلب الأرض نواة داخلية صلبة ، ثلثا حجم القمر ، مصنوعة أساسًا من الحديد.

عند 5700 درجة مئوية ، يكون هذا الحديد ساخنًا مثل سطح الشمس ، لكن ضغط التكسير الناتج عن الجاذبية يمنعه من التسييل.

إنه محاط بـ 1،242 ميل (2000 كم) من الحديد والنيكل والمعادن الصغيرة الأخرى.

المعدن هنا سائل بسبب ضغط أقل من القلب الداخلي.

تؤدي الاختلافات في درجة الحرارة والضغط والتركيب في اللب الخارجي إلى غرق مادة كثيفة وساخنة في المعدن المنصهر ، مما يتسبب في تيارات الحمل مع ارتفاع المادة الساخنة.

تسبب قوة “كوريوليس” الناتجة عن دوران الأرض أيضًا الدوران.

ينتج عن هذا التدفق للحديد السائل تيارات كهربائية تؤدي إلى تكوين مجالات مغناطيسية.

تولد المعادن المشحونة التي تمر عبر هذه الحقول الكهرباء الخاصة بها ، لذلك تستمر الدورة.

تسمى هذه الحلقة المكتفية ذاتيا بالجيودينامو.

تشير الدوامة التي تسببها قوة كوريوليس إلى أن المجالات المغناطيسية الفردية محاذية في نفس الاتجاه تقريبًا ، وأن تأثيرها المشترك يخلق مجالًا مغناطيسيًا أوسع حول الكوكب.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here