يعلم جميع الطلاب أن كوكب الأرض مقسم إلى ثلاثة (أو أربع) طبقات كبيرة: القشرة ، الوشاح واللب. بشكل عام ، هذا صحيح ، على الرغم من أن هذا التعميم لا يأخذ في الاعتبار عدة طبقات إضافية يحددها العلماء ، واحدة منها ، على سبيل المثال ، هي طبقة انتقالية داخل الوشاح.
في دراسة نشرت في 15 فبراير 2019 ، استخدمت الجيوفيزيائية جيسيكا إيرفينج والطالبة الجامعية وينبو وو من جامعة برينستون ، بالتعاون مع سيداو ني من معهد الجيوديسي والجيوفيزيائي في الصين ، بيانات من زلزال عام 1994 الهائل في بوليفيا لإيجاد الجبال والعناصر الطبوغرافية الأخرى على سطح المنطقة الانتقالية في عمق الوشاح. هذه الطبقة ، التي تقع على عمق 660 كيلومتراً أسفل الأرض ، تفصل بين الأجزاء العلوية والسفلية من الوشاح (بدون اسم رسمي لهذه الطبقة ، أطلق عليها الباحثون ببساطة "حدود 660 كم").
من أجل "النظر" عميقًا تحت الأرض ، استخدم العلماء أقوى الموجات على كوكب الأرض ، الناجمة عن الزلازل القوية. قالت جيسيكا إيرفينج ، أستاذة مساعدة في العلوم الجيوفيزيائية: "أنت في حاجة إلى زلزال قوي وعميق يهز الكوكب".
الزلازل الكبيرة أقوى بكثير من الزلازل العادية - تزداد طاقتها بمقدار 30 ضعفًا مع كل خطوة إضافية تزيد من مقياس ريختر. تحصل ايرفينغ على أفضل بياناتها من الزلازل بقوة 7.0 أو أعلى ، لأن الأمواج الزلزالية التي أرسلتها مثل هذه الزلازل القوية تتباعد في اتجاهات مختلفة ويمكن أن تمر عبر القلب إلى الجانب الآخر من الكوكب والعودة. في هذه الدراسة ، تم الحصول على بيانات أساسية من موجات زلزالية تم تسجيلها من زلزال بلغت قوته 8.3 درجة - وهو ثاني أعمق زلزال سجله الجيولوجيون على الإطلاق - والذي صدم بوليفيا عام 1994.
الزلازل بهذا الحجم لا تحدث في كثير من الأحيان. نحن محظوظون للغاية لأنه يوجد الآن الكثير من أجهزة قياس الزلازل المثبتة في جميع أنحاء العالم عما كان عليه الحال منذ 20 عامًا. لقد تغير علم الزلازل أيضًا بشكل كبير على مدار العشرين عامًا الماضية بفضل الأدوات الجديدة وقدرات الكمبيوتر.
يستخدم علماء الزلازل ومحللو البيانات أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، مثل جهاز الكمبيوتر العملاق العنقودي برينستون تايجر ، لمحاكاة السلوك المعقد لتناثر الموجات الزلزالية في أعماق الأرض.
تعتمد التقنيات على الخصائص الأساسية للموجات: قدرتها على الانكسار والانكسار. تمامًا مثل الموجات الضوئية ، يمكنها الارتداد (الانعكاس) من مرآة أو الانحناء (الانكسار) عندما تمر عبر المنشور ، والموجات الزلزالية تمر عبر صخور متجانسة ، ولكنها تنعكس أو تنكسر عندما تصطدم بأسطح غير مستوية في المسار.
وقال ون بو وو ، المؤلف الرئيسي لهذه الدراسة ، الذي حصل مؤخرًا على درجة الدكتوراه في علم الهندسة ، ويخضع حاليًا لدراسات ما بعد الدكتوراه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: "نعلم أن جميع الكائنات تقريبًا لها سطح غير مستو ، وبالتالي يمكنها أن تبعثر الضوء". "بفضل هذه الحقيقة ، يمكننا" رؤية "هذه الأشياء - موجات التشتت تحمل معلومات عن خشونة الأسطح التي يواجهونها في طريقهم. في هذه الدراسة ، قمنا بدراسة تناثر موجات الزلازل التي تنتشر في عمق الأرض لتحديد المخالفات الموجودة على الحدود التي يبلغ طولها 660 كم. "
فوجئ الباحثون بمدى تفاوت هذه الحدود - أكثر من الطبقة السطحية التي نعيش عليها. "وبعبارة أخرى ، فإن هذه الطبقة تحت الأرض لها تضاريس أكثر تعقيدًا من جبال روكي أو نظام جبال أبالاشيان" ، قال وو. لم يكن نموذجهم الإحصائي قادراً على تحديد الارتفاعات الدقيقة لهذه الجبال تحت الأرض ، ولكن هناك احتمال كبير بأن تكون أعلى بكثير من أي شيء على سطح الأرض. لاحظ العلماء أيضًا أن الحدود التي يبلغ طولها 660 كيلومترًا موزعة أيضًا بشكل غير متساو. بالطريقة نفسها التي تتمتع بها الطبقة الأرضية بسطح محيط ناعم في بعض الأجزاء والجبال الضخمة في مناطق أخرى ، فإن الحدود التي يبلغ طولها 660 كيلومترًا بها مناطق غير مستوية وطبقات ناعمة على سطحها. قام الباحثون أيضًا بدراسة الطبقات تحت الأرض على عمق 410 كيلومترًا وعلى رأس الطبقة الوسطى من الوشاح ، لكنهم لم يتمكنوا من العثور على خشونة مماثلة لهذه السطوح.
وقالت كريستينا هاوسر ، أستاذة مساعدة في معهد طوكيو للتكنولوجيا لم تشارك في هذه الدراسة: "وجدوا أن الحدود التي يبلغ طولها 660 كم معقدة مثل طبقة الأرض". "يعد استخدام الموجات الزلزالية الناتجة عن الزلازل القوية لإيجاد الفرق البالغ 3 كم في ارتفاع التضاريس الواقعة على عمق 660 كيلومتراً تحت الأرض عملاً رائعًا لا يمكن تصوره ... ... اكتشافاتهم تعني أنه في المستقبل ، باستخدام أدوات زلزالية أكثر تطوراً ، سنكون قادرين على اكتشاف إشارات غير معروفة وغير معروفة سابقًا من شأنها أن تكشف لنا خصائص جديدة للطبقات الداخلية لكوكبنا ".
تحمل عالمة الزلازل جيسيكا إيرفينج ، أستاذة مساعدة في الجيوفيزياء ، نيزكين من مجموعة جامعة برينستون تحتويان على الحديد ويُفترض أنهما جزء من كوكب الأرض.
الصورة مأخوذة من دينيس ابلايت.ماذا يعني هذا؟يعد وجود أسطح غير مستوية على الحدود التي يبلغ طولها 660 كيلومتراً أمرًا مهمًا لفهم كيفية تكوين كوكبنا ووظائفه. تقسم هذه الطبقة الوشاح ، الذي يشكل حوالي 84 بالمائة من حجم كوكبنا ، إلى أقسام علوية وسفلية. لسنوات ، ناقش الجيولوجيون مدى أهمية هذه الحدود. على وجه الخصوص ، درسوا كيف يتم نقل الحرارة من خلال الوشاح - وما إذا كانت الصخور الساخنة تتحرك من حدود غوتنبرغ (الطبقة التي تفصل الوشاح عن النواة على عمق 2900 كيلومترًا) إلى أعلى الوشاح أم أن هذه الحركة تنقطع عند الحدود التي يبلغ طولها 660 كم. تشير بعض البيانات الجيوكيميائية والمعدنية إلى أن الطبقات العليا والسفلية من الوشاح تحتوي على تركيبات كيميائية مختلفة ، مما يدعم فكرة أن كلا الطبقتين لا تخلط حرارياً أو ماديًا. تشير ملاحظات أخرى إلى أن الطبقات العلوية والسفلية من الوشاح ليس لها أي اختلاف كيميائي ، مما يثير جدلاً حول ما يسمى بـ "الوشاح المخلوط جيدًا" ، حيث تشارك كلتا الوشفتين في دورة نقل الحرارة المجاورة.
وقال ون بو وو: "توفر دراستنا منظوراً جديداً لهذا النقاش". تشير الدلائل من هذه الدراسة إلى أن كلا الجانبين قد يكونا على حق جزئيًا. يمكن تشكيل طبقات أكثر سلاسة من الحدود التي يبلغ طولها 660 كيلومتراً بسبب الخلط العمودي الدقيق ، حيث يمكن تشكيل مناطق جبلية غير متساوية في مكان حيث لم يتم خلط الطبقات العليا والسفلية من الوشاح بسلاسة أيضًا.
بالإضافة إلى ذلك ، تم اكتشاف خشونة الطبقة على الحدود الموجودة على نطاق واسع ومتوسط وصغير من قبل علماء الأبحاث ، والذي يمكن أن يكون من الناحية النظرية بسبب التشوهات الحرارية أو عدم التجانس الكيميائي. ويوضح وو أنه بسبب الطريقة التي يتم بها تشغيل الحرارة في الوشاح ، فإن أي شذوذ حراري على نطاق صغير كان من الممكن تخفيفه على مدى عدة ملايين من السنين. وبالتالي ، فقط عدم تجانس الكيميائية يمكن أن يفسر خشونة هذه الطبقة.
ما الذي يمكن أن يسبب مثل هذا التجانس الكيميائي الكبير؟ على سبيل المثال ، ظهور الصخور في طبقات الوشاح التي تنتمي إلى قشرة الأرض وانتقلت إلى هناك منذ ملايين السنين. يتناقش العلماء منذ زمن طويل حول مصير الألواح الموجودة في قاع البحر ، والتي يتم دفعها إلى الوشاح في مناطق الانغماس ، والتي تصطدم حول المحيط الهادي وفي أجزاء أخرى من العالم. يقترح Weibo Wu و Jessica Irving أن بقايا هذه اللوحات قد تكون الآن أعلى أو أقل من الحدود التي يبلغ طولها 660 كيلومترًا.
"يعتقد الكثير من الناس أنه من الصعب جدًا دراسة البنية الداخلية للكوكب وتغيراته على مدار 4.5 مليار عام ، فقط باستخدام بيانات من موجات زلزالية. وقال إرفنج: "هذا أبعد ما يكون عن ذلك! لقد أعطتنا هذه الدراسة معلومات جديدة حول مصير اللوحات التكتونية القديمة التي انحدرت إلى الوشاح لعدة مليارات من السنين."
في النهاية ، أضاف إيرفينغ: "أعتقد أن علم الزلازل هو الأكثر إثارة للاهتمام عندما يساعدنا على فهم البنية الداخلية لكوكبنا في المكان والزمان."
من مؤلف الترجمة: أردت دائمًا أن أجرب يدي في ترجمة مقال علمي شهير من الإنجليزية إلى الروسية ، لكنني لم أتوقع مدى صعوبة ذلك. احترام كبير لأولئك الذين يترجمون بانتظام وبشكل نوعي مقالات عن حبري. لترجمة النص بشكل احترافي ، لا تحتاج فقط إلى معرفة اللغة الإنجليزية ، ولكن أيضًا لفهم الموضوع نفسه من خلال دراسة مصادر الجهات الخارجية. أضف "هفوة" صغيرة لتبدو أكثر طبيعية ، ولكن أيضًا لا تبالغ فيها ، حتى لا تفسد المقالة. شكرا جزيلا لقراءة :)