بسیاری از مردم تصور می‌کنند که گوشته داخلی زمین مانند لایه‌های یک کیک طبقاتی است که هر لایه نمایانگر یک صفحه است. اما در واقعیت، این مناطق داخلی پیچیده‌تر از آن چیزی هستند که تصور می‌شد و اغلب پر از شگفتی هستند.
ابزارهای جدید برای شناخت اعماق زمین
زمین‌شناسان همواره برای مطالعه زیرسطح زمین به امواج خاصی از زلزله‌ها متکی بوده‌اند. اما اکنون، یک روش جدید تصویر دقیق‌تری از آنچه در اعماق زمین می‌گذرد ارائه داده است.
این دیدگاه تازه باعث شده تا دانشمندان به وجود مواد مخفی در مناطقی که قبلاً خالی تصور می‌شدند، شک کنند.
آشنایی با گوشته زمین
- تعریف گوشته: گوشته زمین لایه ضخیمی از سنگ است که بین پوسته و هسته سیاره قرار دارد و حدود ۲,۹۰۰ کیلومتر عمق دارد. این لایه ۸۴٪ از حجم کل زمین را تشکیل می‌دهد.
- ترکیب: گوشته عمدتاً از مواد معدنی سیلیکاتی سرشار از آهن و منیزیم تشکیل شده است. با اینکه عمدتاً جامد است، در طولانی‌مدت به‌صورت مایعی غلیظ و کند جریان دارد.
- حرکت صفحات: این جریان باعث حرکت صفحات تکتونیکی روی سطح زمین می‌شود که منجر به زلزله، فوران آتشفشان و جابجایی قاره‌ها می‌شود.
- جریان همرفتی: گرمای هسته زمین جریان‌های همرفتی در گوشته ایجاد می‌کند، به‌طوری که مواد داغ بالا می‌آیند، نزدیک پوسته سرد شده و سپس دوباره به پایین فرو می‌روند.
کشف صفحات تکتونیکی در گوشته زمین
این کشف با استفاده از روشی با وضوح بالا به نام معکوس‌سازی تمام‌امواج (Full-Waveform Inversion) ممکن شد.
- تکنیک: دانشمندان به جای تمرکز بر یک نوع موج زلزله، همه انواع امواج لرزه‌ای را تحلیل کردند.
- نتیجه: این روش مدل دقیق‌تری از ساختارهای داخلی زمین ارائه داد.
- پس از اعمال این روش به گوشته پایینی، محققان مناطقی را کشف کردند که به نظر می‌رسد بقایای صفحات تکتونیکی قدیمی در مناطقی بدون تاریخچه فرورانش باشند.
یافته‌های شگفت‌انگیز
- این تحقیق که توسط گروهی به رهبری توماس شوئتن، دانشجوی دکتری مؤسسه زمین‌شناسی ETH زوریخ، انجام شد، نشان داد که بقایای صفحات تکتونیکی در مناطقی بسیار گسترده‌تر از تصورات قبلی وجود دارند.
- تیم تحقیقاتی از دانشگاه ETH زوریخ و مؤسسه فناوری کالیفرنیا همکاری کرده و با استفاده از داده‌های جدید، الگوهایی را کشف کردند که فرضیات قبلی درباره بقایای صفحات تکتونیکی را به چالش می‌کشد.
تفسیر امواج لرزه‌ای
- امواج زلزله: هنگام وقوع زلزله، امواج در تمام جهات منتشر می‌شوند و در حین عبور از لایه‌های زمین خمیده و منحرف می‌شوند.
- دانشمندان، مشابه تصویربرداری پزشکی، زمان رسیدن این امواج به ایستگاه‌های لرزه‌نگاری را تحلیل می‌کنند تا ساختارهای زیرسطحی را شناسایی کنند.
- مدل جدید: محققان مناطقی در گوشته پایینی شناسایی کردند که امواج در آنجا کندتر (قرمز) یا سریع‌تر (آبی) حرکت می‌کنند.
اهمیت گوشته زمین
- چرخه صفحات: طی صدها میلیون سال، صفحات تکتونیکی تشکیل شده، جابجا شده و دوباره به داخل زمین فرو رفته‌اند. این فرآیند به پدیده‌هایی مانند شکل‌گیری آتشفشان‌ها و زلزله‌ها کمک می‌کند.
- کشف بقایای جدید: تصاویر جدید بقایای بزرگی از صفحات تکتونیکی را نشان دادند که در زیر اقیانوس‌ها و قاره‌ها وجود دارند، حتی در مناطقی که تاریخچه‌ای از برخورد صفحات ندارند.
کشفیات در زیر اقیانوس آرام
- منطقه مرموز: یکی از شگفت‌انگیزترین مناطق، در زیر اقیانوس آرام غربی کشف شد.
- فرضیات قبلی: طبق نظریه‌های قبلی، انتظار نمی‌رفت در این منطقه بقایای صفحات تکتونیکی وجود داشته باشد.
- سوالات جدید: این یافته‌ها نشان می‌دهد که ممکن است این بقایا نه صفحات تکتونیکی، بلکه چیز دیگری باشند.
احتمال وجود ساختارهای دیگر
- برخی دانشمندان معتقدند این مناطق ممکن است جیب‌های باستانی غنی از سیلیس یا تجمعات غنی از آهن باشند که طی میلیاردها سال جابجا شده‌اند.
- مدل جدید نشان‌دهنده وجود ساختارهایی با ترکیبات متفاوت در گوشته زمین است.
گام‌های بعدی برای فهم عمیق‌تر
- روش‌های ترکیبی: استفاده از داده‌های الکترومغناطیسی و آزمایش‌های فیزیک معدنی می‌تواند به روشن شدن این ساختارها کمک کند.
- اهمیت فناوری: استفاده از ابررایانه‌ها برای تجزیه داده‌های بزرگتر می‌تواند به تولید تصاویر دقیق‌تر از گوشته زمین و ساختار صفحات کمک کند.
پیامدها برای تکتونیک صفحه‌ای
- اگر وجود چنین مناطق پنهانی در اعماق زمین تأیید شود، ممکن است نظریه‌های فعلی درباره چگونگی حرکت گرما و تشکیل ستون‌های گوشته‌ای نیاز به بازنگری داشته باشند.
- این یافته‌ها نشان می‌دهد که علم زمین‌شناسی هنوز بسیاری از رازهای زمین را کشف نکرده است.
ادامه جستجو
دانشمندان با ترکیب رویکردهای لرزه‌شناسی، شیمیایی و محاسباتی، به کشف جنبه‌های پنهان پیچیدگی زمین ادامه خواهند داد. این تحقیق نشان می‌دهد که دیدن تصویر کامل گاهی مستلزم نادیده گرفتن تصورات قبلی است.
این مطالعه در مجله Scientific Reports منتشر شده است.
