سیاره‌ای در دل یک سیاره؛ کشفیات جدید دانشمندان از هسته درونی کره زمین

 تیمی از محققان در یک مطالعه جدید دریافته‌اند که جنس هسته درونی زمین یکدست نیست و با آنچه پیشتر تصور می‌شد تفاوت دارد.

پژوهشگران در دانشگاه یوتای آمریکا کشف کرده‌اند که هسته درونی زمین یک جرم همگن نیست، بلکه همچون «پرده نقش‌داری» است که از پارچه‌های متفاوت بافته شده است. یافته‌ای که درک جدیدی در مورد شکل‌گیری و تکامل زمین زمین و همچنین ایجاد میدان مغناطیسی در آن ارائه می‌کند.

دانشمندان در این تحقیق با استفاده از از داده‌های امواج لرز‌ه‌‌ای ناشی از زلزله‌های طبیعی دریافتند که هسته درونی زمین در ابتدا به سرعت رشد کرده و سپس با گذشت زمان سرعت رشد آن کند شده است.

در مرکز زمین یک توپ فلزی جامد (پلاسما با رفتار جامدگونه) قرار دارد. با اطلاعاتی که ما داریم وجود این توپ، که نوعی «سیاره در سیاره» نامیده می‌شود، زندگی بر روی سطح را ممکن ساخته است. با این حال چگونگی شکل‌گیری، رشد و تکامل این هسته درونی در طول زمان همچنان یک راز باقی مانده است.

در شرایطی که این کره کوچک به قطر ۲۴۴۲ کیلومتر کمتر از یک درصد از حجم کل زمین را تشکیل می‌دهد، وجود آن مسئول ایجاد میدان مغناطیسی سیاره ما است که بدون آن کره زمین مکان بسیار متفاوتی می‌بود.

گوانینگ پانگ، محقق در دانشگاه کورنل و از نویسندگان این مطالعه، با اشاره به اینکه جرم هسته مرکزی همگن نیست می‌گوید: «ما برای اولین بار تأیید کردیم که این نوع ناهمگونی در همه جای هسته درونی وجود دارد.»

در این تحقیق از مجموعه داده‌های «شبکه جهانی آرایه‌های لرزه‌ای برای شناسایی انفجارهای هسته‌ای» (CTBTO) استفاده شده است. این نهاد در سال ۱۹۹۶ توسط کمیسیون معاهده منع جامع آزمایش‌های هسته‌ای ایجاد شد تا سازمان ملل متحد از انطباق فعالیت‌های هسته‌ای با معاهدات بین‌المللی، که چنین انفجارهایی را ممنوع می‌کنند، اطمینان حاصل کند.

این نهاد دارای ۴ سیستم نظارتی انفجار، با استفاده از ابزارهای سنجش پیشرفته در سراسر جهان است. دانشمندان نیز می‌توانند از داده‌های به دست‌آمده از آن برای رویدادهای جغرافیایی، از چگونگی شکل‌گیری کوه‌های یخ در سطح کره زمین تا فعل و انفعالات پوسته نازک زمین، استفاده کنند.
زمین از هسته‌ای گداخته تشکیل شده استهرچند سطح زمین به طور کامل نقشه‌برداری و شناخته شده است، مطالعه داخل آن برای دانشمندان کار بسیار دشواری به شمار می‌رود زیرا نمی‌توان مستقیماً به آن دسترسی داشت. بهترین ابزار برای سنجش این قلمرو پنهان، امواج لرزه‌ای زلزله است که از طریق ارتعاش هسته فلزی شروع شده و سپس گوشته سنگی و سپس پوسته نازک سیاره را درمی‌نوردند.

هسته زمین که حدود ۷ هزار کیلومتر قطر دارد و عمدتاً از آهن و مقداری نیکل به همراه چند عنصر فلزی سنگین دیگر تشکیل شده است. دمای این بخش به حدود ۵۵۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد که تقریبا دمایی مشابه با سطح خورشید دارد.

پروفسور کیت کپر، زمین‌شناس و رئیس ایستگاه لرزه‌نگاری دانشگاه یوتا، در این باره می‌گوید: «هسته درونی زمین یک سیاره در دل یک سیاره دیگر است که چرخش خاص خود را دارد و توسط اقیانوس بزرگی از آهن مذاب از سطح آن جدا شده است.»

برای مطالعه جدید تیم تحقیقاتی دانشگاه یوتا داده‌های لرزه‌ای ثبت‌شده توسط ۲۰ آرایه لرزه‌سنج در سرتاسر جهان، از جمله دو دستگاه در قطب جنوب، را مورد بررسی قرار دادند. یافتن سیگنال‌هایی که از هسته درونی زمین می‌آیند بسیار سخت است چرا که اندازه آن‌ها بسیار ریز است. دکتر کوپر در این باره می‌گوید: «اندازه این سیگنال‌ها تقریباً یک نانومتر است. کاری که ما انجام می‌دهیم این است که در انبار کاه به دنبال سوزن باشیم.»

دانشمندان می‌گویند در مقطعی از تاریخچه زمین، هسته درونی تحت فشارهای شدید موجود در مرکز سیاره شروع به تشکیل «هسته جامد» کرد. هنوز مشخص نیست که این فرآیند چه زمانی آغاز شد، اما تیم دانشگاه یوتا سرنخ‌های مهمی را از نحوه شکل‌گیری آن کشف کرده اند.

آقای پانگ می‌گوید: «بزرگترین کشف ما این است که وقتی بیشتر به سمت عمق می‌روید، ناهمگنی قوی‌تر می‌شود. در واقع ناهمگن بودن در مرکز زمین قوی‌تر است و ما فکر می‌کنیم که این بافت ناهمگن، ریشه در سرعت رشد هسته درونی دارد.»

نتایج تحقیقات تازه در نشریه علمی «نیچر» منتشر شده است.