نواة الأرض أكثر وحشية مما تتخيل

على بعد حوالي 1800 ميل تحت قدميك توجد كرة عملاقة من المعدن شديدة السخونة.

إنه الجزء الأعمق من كوكبنا ، جوهر الأرض. لها تأثير عميق على حياتك ، على الرغم من أنه لا أحد منا يمكنه حتى أن يلمح هذا المكان البعيد والمستحيل المعادي. حجم اللب يقارب حجم بلوتو ، ومع ذلك وجد العلماء أن العالم البعيد في نظامنا الشمسي منذ ما يقرب من قرن من الزمان ، قبل اكتشاف دليل على جوهر.

قال جيمس فان أورمان ، عالم الكيمياء الجيولوجية في جامعة كيس ويسترن ريزيرف الذي يبحث في الجزء الداخلي من الكواكب ، لماشابل: “هذا يعطي فكرة عن مدى بعده ، على الرغم من أنه تحت أقدامنا مباشرة”.

ومع ذلك ، فقد تعلم الجيولوجيون الكثير عن هذه الكرة القوية ، والتي تتكون من قلب داخلي من المعدن الصلب محاط بنواة خارجية من المعدن السائل. لكن تظل بعض الأشياء غامضة ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أننا لا نستطيع ، لأسباب عديدة ، ببساطة حفر نفق غير مسبوق عبر الأرض للوصول إلى هناك. (اقترح عالم جيوفيزيائي مخططًا طموحًا لإرسال مسبار بحجم البطيخ(يفتح في علامة تبويب جديدة) في أحشاء الأرض ، على الرغم من أن إيصالها إلى هذه الأعماق يتطلب تصنيع زلزال قوي بأطنان عديدة من مادة تي إن تي).

إليك ما نعرفه عن جوهرنا ، وما لا نعرفه ، ولماذا يلعب دورًا بارزًا في كل حياتنا.

طبقات الأرض: يوجد في المركز اللب المعدني الصلب ، محاط بنواة خارجية سائلة.
الائتمان: ناسا

لماذا نواة الأرض ساخنة بشكل لا يصدق

يبلغ سمك اللب الداخلي للأرض حوالي 750 ميلاً(يفتح في علامة تبويب جديدة) ومعظمها مصنوع من الحديد الصلب. (تشير الأبحاث المنشورة في يوليو 2023 إلى أن بعض الحديد السائل لا يزال محاصرًا في اللب الداخلي(يفتح في علامة تبويب جديدة)، تركت هناك أثناء تكوين الأرض.) إنه كائن تمامًا. وهي ساخنة.

تصل درجة الحرارة إلى حوالي 9800 درجة فهرنهايت (5400 درجة مئوية) ، وهي درجة حرارة سطح الشمس تقريبًا.

أكد أوليفر تشونر ، أستاذ الأبحاث في جامعة نيفادا ، لاس فيغاس ، الذي يدرس الكيمياء المعدنية لأعماق الأرض: “الجو حار بشكل مذهل”.

“الجو حار بشكل مذهل.”

نظرًا لأننا لم نقم بزيارة اللب مطلقًا (في الواقع ، لم نمر حتى عبر الطبقة الرقيقة للأرض ، القشرة) ، فقد تتساءل كيف يمتلك الجيولوجيون تقديرًا واثقًا لما يشبه اللب. إنهم يعرفون أنه من الحديد إلى حد كبير بناءً على تحليل سلوك وسرعة الموجات الزلزالية من الزلازل التي تمر عبر القلب. وقد حددوا درجة الحرارة عن طريق إجراء تجارب على الحديد وعناصر أخرى لمحاكاة سلوك هذه المعادن في أعماق الأرض ، محاطين بالحرارة الشديدة والضغط.

السبب الرئيسي لكون اللب شديد الحرارة هو الحرارة المتبقية من تكوين الأرض منذ حوالي 4.5 مليار سنة لا يزال هناك. منذ زمن بعيد ، تشكلت الأرض داخل قرص من مادة غزل ساخنة تدور حول شمسنا الوليدة. تحتوي قطع المواد الحارقة التي ارتبطت معًا لتشكيل الأرض على كميات كبيرة من الحرارة ، والتي ، بعد كل هذا الوقت ، ما زالت لم تفلت من أعماق الكوكب. هذا لأنه معزول بشكل جيد للغاية. يوجد فوق اللب طبقة ساخنة من الأرض تسمى الوشاح. يبلغ سمكها 1800 ميل ولها قوام الكراميل(يفتح في علامة تبويب جديدة)، مع الحفاظ على الحرارة في الداخل.

أوضح جي لي ، عالِم الجيوفيزياء بجامعة ميتشيغان ، أن “الوشاح عبارة عن سترة سميكة في الأساس. ولا تسمح لبرودة القلب أن تبرد بسرعة كبيرة”.

هناك عوامل أخرى أيضًا تساعد في الحفاظ على اللب متوهجًا ، مثل تبلور اللب الداخلي الصلب للأرض ، وهي عملية قديمة أطلقت أيضًا الحرارة. من الأهمية بمكان أن يكون اللب ساخنًا ، لأن درجات الحرارة هذه تساعد في خلق البيئة التي تحافظ على المجال المغناطيسي الحيوي للأرض. “الحيوية” قد تكون بخس.

كيف يحافظ لب الأرض على مجال مغناطيسي يحمي الحياة

ضعيف المريخ.

لقد بردت النواة الساخنة للكوكب الأحمر منذ فترة طويلة ، وبدون نواة ساخنة مات مجالها المغناطيسي ، تاركًا العالم الذي كان غنيًا بالمياه معرضًا لتدفق لا هوادة فيه من الجزيئات من الشمس ، والتي تسمى الرياح الشمسية(يفتح في علامة تبويب جديدة). جردت الرياح الشمسية كوكب المريخ تدريجيًا من غلافه الجوي السميك ، تاركةً إياه الصحراء المتجمدة القاسية والمعرضة للإشعاع التي نراها اليوم. لحسن الحظ بالنسبة لنا ، لب الأرض ، كما هو مذكور أعلاه ، هو حار وقوي ، مما يحافظ على مجالنا المغناطيسي الواقي بشكل هائل.

وأكد لي أن “المجال المغناطيسي مهم للحياة على الأرض”.

“المجال المغناطيسي مهم للحياة على الأرض.”

ينفصل المجال المغناطيسي عن القطبين ، محاصرًا الطاقة الشمسية الضارة(يفتح في علامة تبويب جديدة) على بعد مسافة آمنة حتى لا تجرد غلافنا الجوي بعيدًا. يحافظ هذا الجو الذي لا يقدر بثمن على كوكبنا معزولًا ورطبًا ، مما يسمح للحياة بالازدهار. والسائل الأساسي مسؤول عن إنشاء هذا الدرع الذي لا يقدر بثمن. اللب الخارجي ، كما ترى ، مصنوع إلى حد كبير من الحديد المصهور والنيكل – وهو سائل مثالي لتوصيل الكهرباء. عندما يدور حوله وحوله يعمل بشكل مشابه للمولد الكهربائي(يفتح في علامة تبويب جديدة)، مما يخلق تيارات كهربائية تنتج بشكل طبيعي مجالًا مغناطيسيًا كبيرًا.

يحمينا المجال المغناطيسي للأرض من الإشعاع الشمسي الضار.
الائتمان: جامعة كاليفورنيا ريجنتس

تولدت التيارات الكهربائية في اللب الخارجي المعدني السائل الذي ينتج المجال المغناطيسي للأرض.
الائتمان: Andrew Z. Colvin / Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

ومع ذلك ، فإن المجال المغناطيسي يحمل ألغازًا لا يمكننا حلها بعد. ولَّد اللب الداخلي الساخن للأرض ، بمجرد أن يصلب ، الحرارة الهائلة اللازمة لدفع الحركة المولِّدة للمغناطيسية في اللب الخارجي. هذا يحافظ على مجالنا المغناطيسي. لكن الأهم من ذلك ، أن الجيولوجيين لا يعتقدون أن هذه العملية بدأت إلا منذ حوالي 3 مليارات سنة ، تاركة أكثر من مليار سنة بدون تفسير. “ما الذي كان يقود المجال المغناطيسي قبل ذلك؟” سأل فان أورمان. “لا نعرف”. علاوة على ذلك ، هناك خيرات من الإثبات محفوظة في الصخور(يفتح في علامة تبويب جديدة) أن المجال المغناطيسي للأرض يمكن أن يتغير ، ولأسباب غير معروفة ، حتى الوجه(يفتح في علامة تبويب جديدة).

لحسن الحظ ، نحن بأمان. المجال المغناطيسي الديناميكي أمر طبيعي.

“المجال المغناطيسي للأرض ودوران اللب الداخلي للأرض يتغيران دائمًا ، لكن العلماء لم يجدوا أسبابًا قوية للاعتقاد بأن التغييرات التي لوحظت خلال السنوات الـ 190 الماضية تقريبًا تشكل تهديدًا للطبيعة الوقائية للحقل المغناطيسي ،” مارك أبولينز ، قال عالم جيولوجيا في جامعة ولاية تينيسي الوسطى لموقع Mashable. “بالإضافة إلى ذلك ، يعرف العلماء أن المجال المغناطيسي للأرض يخضع لتغييرات كبيرة (انعكاسات) كل بضع مئات الآلاف من السنين ، واستمرت الحياة على الأرض من خلال العديد من الانتكاسات خلال مليارات السنين التي كانت الحياة حولها.”

تجد الحياة طريقًا ، حتى عندما تتغير البوصلة.

هل يمكن أن يتوقف قلب الأرض عن الدوران؟

مثل الأرض ، النواة تدور. لكن ربما تكون قد صادفت مؤخرًا بعض التغطية الإعلامية غير المسؤولة التي تزعم أن “قلب الأرض توقف عن الدوران أو الدوران” ، أو شيء مشابه. لكن هذا لم يحدث. ولا حتى قريبة.

ماذا حدث إذن؟ على الرغم من أنه مجال بحث علمي نشط ، إلا أنه خلال العقود القليلة الماضية كان هناك بحث يشير إلى أن نواة الأرض قد تسارعت أو تباطأت في بعض الأحيان بشكل طفيف مقارنة بالدوران الأرضي. الأبحاث الحديثة(يفتح في علامة تبويب جديدة) نشرت في المجلات العلمية الكبرى علوم الأرض الطبيعية اقترح أن النواة قد توقفت عن الدوران أسرع من الأرض ككل. لكنها ما زالت تدور ، وبسرعة كبيرة.

أكد فان أورمان: “ليس الأمر وكأنه سيتوقف عن الدوران”.

إذا حدث ذلك ، فسنلاحظه جميعًا. وربما تنطلق في الفضاء:

ربما تم حذف التغريدة
(يفتح في علامة تبويب جديدة)

لذا ، يا رفاق ، فإن قلبنا المعدني الهائل هو مكان وحشي للغاية. لن يبرد لدهور ودهور. بالتأكيد لن يتوقف عن الدوران. إنه يغير سلوكه لأسباب غير مفهومة تمامًا. لكن ، مرة أخرى ، أليس كذلك نحن جميعًا؟

تم تحديث هذه القصة ببحث جديد حول تكوين اللب الداخلي للأرض.