رازگشایی از یک پدیده عجیب علمی: برعکس شدن چرخش هسته زمین به چه معناست؟ - وبلاگ ایزابل

به گزارش وبلاگ ایزابل، دانشمندان در مطالعه ای دریافتند که احتمالا چرخش هسته زمین معکوس شده است. این مطالعه چشم اندازی تازه بر فرآیندهای زمین شناسی که در عمق سیاره ما اتفاق می افتد، خواهد گشود.

پریسا عباسی: نتایج این تحقیق که در مجله نیچر جئوساینس منتشر شده نشان می دهد که تغییر در جهت چرخش هسته داخلی زمین می تواند در یک بازه زمانی چند ده ساله اتفاق بیافتد. نویسندگان این مقاله به نیوزویک گفتند: این یافته ها حاوی مفاهیمی از درک ما از چگونگی تاثیرات هسته زمین بر لایه های دیگر است.

سیاره ما از چندین لایه تشکیل شده است. لایه نازک بیرونی که با نام پوسته شناخته می گردد عمدتا شامل سنگ های جامد است و بطور کلی در حدود 32 تا 48 کیلومتر در نواحی قاره ای ضخامت دارد. اگرچه میانگین ضخامت در منطقه ها اقیانوسی در حدود 6.5 کیلومتر است.

در زیر پوسته، گوشته واقع شده است که تقریبا 2900 کیلومتر به سمت پایین امتداد دارد و 84٪ حجم کل زمین را تشکیل می دهد. این لایه جامد، متشکل از مواد سنگی بوده و متراکم تر از پوسته است. البته در برخی منطقه ها ممکن است به علت فشاربالا، این مواد ذوب شوند.

در زیر گوشته، هسته زمین قرار داد که شامل یک بخش داخلی و یک بخش خارجی است. بخش خارجی هسته در حدود 2250 کیلومتر امتداد دارد و بیشتر شامل آهن و نیکل بوده و مایع است. در مرکز سیاره ما هسته داخلی متراکم واقع شده است که حدود 1200 کیلومتر ضخامت دارد و تصور می گردد که جامد باشد. این بخش در درجه اول از آهن تشکیل شده و در آن اندازه کمی نیکل و دیگر عناصرنیز وجود دارد.

در اواسط دهه 1990، شیائودونگ سانگ از اعضاء آزمایشگاه SinoProbe در دانشکده علوم زمین و فضایی دانشگاه پکن در چین و یکی از نویسندگان آخرین مطالعه در خصوص زمین، با همکاری پل ریچاردز در دانشگاه کلمبیا اولین شواهد از چرخش مستقل هسته داخلی زمین را ارائه دادند.

آنها دریافتند هسته زمین، همچون خود زمین، در جهت شرقی می چرخد. البته سرعت آن کمی بیشتر از دیگر لایه های جامد زمین (گوشته و پوسته) است. این چرخش عمدتا از طریق اثرات مغناطیسی و الکتریکی مایع هسته بیرونی و بعلاوه برهم کنش های گرانشی با گوشته انجام می گردد.

اگرچه از زمان این کشف، موضوعات حل نشده متعددی نظیر: سرعت چرخش، و تغییر یا عدم تغییر چرخش هسته داخلی زمین برای ما وجود دارد.

در مقاله مجله نیچر جئوساینس آمده که چنین مسائلی به شیائودونگ وهمکارش یی یانگ ، که او نیز یکی از اعضا آزمایشگاه SinoProbe است، انگیزه زیادی داده تا در طول زمان، داده ها و اطلاعات بیشتری را برای آزمایش مدل های مختلف جمع آوری نمایند و نهایتا بتوانند آخرین نتایج را منتشر نمایند. آنها برای این مطالعه امواج زمین لرزه های تکرار شونده طبیعی از دهه 1960 که از هسته زمین عبور نموده اند را تجزیه و تحلیل کردند.

نویسندگان این مقاله در مصاحبه با نیوزویک گفتند:امواج لرزشی ناشی از زلزله های تکرار شونده، معمولا زمانی که به یک نقطه خاص می رسند، شکل موجی یکسانی دارند.اما با وجود تداخل موج های زلزله های تکرارشونده با هسته داخلی زمین ، از آنجایی که این موج ها ممکن است نمونه ای از ساختارهای مختلف هسته داخلی زمین باشند، امکان دارد شکل و زمان رسیدن آنها متفاوت باشد.

محققان توانستند با استفاده از این امواج لرزه ای، الگوی چرخش هسته داخلی زمین را در چند دهه گذشته دریابند و جزئیات جدیدی در خصوص این فرآیند و ارتباط آن با سایر لایه های زمین را آشکار نمایند.

یافته های آنها نشان می دهد که هسته داخلی زمین سریع تر از گوشته و پوسته زمین، و هم جهت با پوسته زمین و رو به سمت شرق می چرخد. این نتایج طی تحقیقات آنها از اوایل دهه 1970 تا سال 2009 بدست آمده است. به نظر می رسد که این چرخشها در بین سال های 2009 تا 2011، یا کمی بعد از آن متوقف شده باشند. داده های بدست آمده از آن موقع به بعد نشان می دهد که ظاهرا چرخش هسته زمین به تدریج معکوس شده است.

نویسندگان این مقاله می گویند:شواهد نشان دهنده معکوس شدن چرخش هسته زمین، از سال 2009 بسیار قوی هستند و از نظر آماری می توانیم بگوییم این موضوع 95٪ صحت دارد.

بعلاوه آنها می گویند که این تغییرات احتمالا بخشی از نوسانی است که تقریبا در طول هفت دهه رخ می دهد، و نقطه عطف قبلی این اتفاق در اوایل دهه 1970 بوده است.

نویسندگان در ادامه گفتند: این نتایج به درک بهتر ما از نحوه عملکرد درون زمین و نحوه تعامل لایه های مختلف یاری می نمایند. چنین نوساناتی که طی چندین دهه رخ می دهند، در دیگر لایه های زمین نظیر هسته خارجی، گوشته و سطح زمین نیز وجود دارند و نشان دهنده احتمال تشدید سیستم زمین هستند.

دو نیروی اصلی بر هسته داخلی زمین تاثیر می گذارند. اولین آنها نیروی الکترومغناطیسی است. میدان مغناطیسی زمین از طریق مایع سیال در هسته بیرونی زمین ایجاد می گردد. تصور می گردد که میدان مغناطیسی بر روی هسته داخلی فلزی تاثیر بگذارد و آن هسته را به چرخش درآورد.

نیروی دیگری که بر هسته داخلی زمین تاثیر می گذارد نیروی جاذبه است. گوشته و هسته داخلی به شکل قابل توجهی در ویژگی های فیزیکی خود با هم متفاوت هستند، بنابراین جاذبه بین این ساختارها تمایل دارد تا هسته داخلی را به موقعیت تعادل گرانشی بکشاند.

محققان می گویند:اگر این دو نیرو متعادل نباشند، حرکت هسته داخلی یا شتاب می گیرد و یا کند می گردد. احتمالا نوسان 70 ساله هسته داخلی زمین از طریق نیروهای الکترومغناطیسی و گرانشی راهنمایی می شوند.

به گفته دانشمندان، این نوسان با تغییرات دوره ای مشابه در دیگر مشاهدات ژئوفیزیکی، نظیر تغییرات میدان مغناطیسی یا طول روز مرتبط است.

چرخش هسته داخلی با نیروی مغناطیسی مرتبط است. این ارتباط به علت نیروهای الکترومغناطیسی بین هسته داخلی و میدان مغناطیسی ایجاد شده در هسته خارجی است. بعلاوه این چرخش به علت جاذبه بین هسته داخلی و گوشته به مدت زمان طول روز مرتبط است. تعاملات گرانشی بین این دو ناحیه ممکن است سبب تغییر شکل در گوشته و پوسته زمین گردد که آن را با فرآیندهای پوسته زمین مرتبط می سازد.

نویسندگان ادامه می دهند:بنابراین ممکن است زمین از عمیق ترین قسمت تا سطح خارجی خود با تناوب چند دهه ای در حال رزونانس(افزایش دامنه) باشد.این مطالعه نشان می دهد که زمین دارای یک سیستم یکپارچه است و پیوندهای زیادی بین لایه های آن وجود دارد.

نویسندگان تاکید کردند که علیرغم این یافته ها، محدودیت هایی برای این مطالعه وجود دارد. از آن جمله محدودیت زمان داده های لرزه ای موجود است.

دانشمندان می گویند:اطلاعاتی که ما داریم شامل کمتر از 6 دهه می گردد، و هنوزیک چرخه کامل از نوسان هفتاد ساله را مشاهده ننموده ایم. ایستگاه های لرزه نگاری دیجیتالی مدرن از دهه 1990 به طور جهانی آغاز به کار نموده اند. داده های لرزه نگاری قدیمی بیشتری در پرونده های کاغذی وجود دارند، اما آنها کاملا پراکنده هستند و دسترسی به آنها مشکل است.

منبع: نیوزویک

5858