گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
یافتههای جدید دانشمندان ثابت میکند که اورست مرتفعترین کوه زمین نیست و ساختارهای عظیمی وجود دارند که 100 برابر بلندتر هستند.
وقتی یک زمین لرزه بسیار قوی، مثلا با بزرگی 8 ریشتر رخ میدهد، لرزشهای شدید آن فقط چند ثانیه ادامه دارند، اما این پایان ماجرا نیست. زمین پس از آن همچنان برای ساعتها به ارتعاش ادامه میدهد، اما این ارتعاشات بسیار ضعیف و با فرکانس پایین هستند و انسان قادر به شنیدن آنها نیست. این ارتعاشات توسط لرزهسنجها در سراسر جهان ثبت میشوند و اطلاعات ارزشمندی درباره ساختارهای عمیق درون زمین در اختیار دانشمندان قرار میدهند.
اورست مرتفعترین کوه زمین نیست
دانشمندان طی سالیان متمادی متوجه شدهاند که برخی امواج لرزهای هنگام عبور از بخشهای عمیق گوشته در آفریقا و اقیانوس آرام رفتاری متفاوت از خود نشان میدهند. در این نواحی، سرعت این امواج به طور قابل توجهی کاهش مییابد و نشان میدهد ترکیب یا ساختار مواد در آنجا با سایر بخشهای گوشته فرق دارد.
این نشانهها از مدتها پیش حاکی از وجود ساختارهایی عظیم در نزدیکی مرز میان هسته و گوشته زمین بودهاند. (در عمق حدود ۲۹۰۰ کیلومتری زیر سطح) ساختارهای فوق هنوز به طور کامل شناخته نشده و یکی از اسرار بزرگ درون زمین محسوب میشوند.
دانشمندان در اعماق زمین چه چیزی پیدا کردهاند؟
دانشمندان دانشگاه اوترخت با استفاده از ارتعاشات باقی مانده پس از زمینلرزهها، تلاش کردهاند تصویر دقیقتری از اعماق زمین ترسیم کنند. برخلاف روشهای قبلی که بیشتر روی سرعت حرکت امواج لرزهای تمرکز داشتند، این تیم به سراغ یک عامل مهم دیگر رفت: اینکه این امواج در مسیر خود چه مقدار از انرژیشان را از دست میدهند و به این پدیده «میرایی» گفته میشود.
آنها زمین را مثل یک سیستم یکپارچه و در حال لرزش در نظر گرفتند و با تحلیل این دادهها، مدلی جدید و جامع از بخشهای عمیق گوشته زمین ارائه کردند. این روش دید تازهای به ساختارهای پنهان در اعماق سیاره میدهد و به درک بهتر رازهای درون زمین کمک میکند.
پژوهش جدید که در مجله Nature منتشر شده، وجود دو ساختار عظیم را در اعماق زمین تأیید میکند. این ساختارها از مرز میان هسته و گوشته، در زیر آفریقا و اقیانوس آرام، به سمت بالا امتداد یافتهاند. این نواحی که به آنها «LLSVP» گفته میشود، چیزی شبیه کوههای عظیم داخل زمین هستند، اما نه به شکلی که ما روی سطح میشناسیم. آنها تا حدود 1000 کیلومتر ارتفاع دارند و عرضشان میتواند به 5000 کیلومتر برسد.
در واقع، اینها ساختارهایی هستند که از ترکیب ویژگیهای حرارتی و شیمیایی متفاوت نسبت به محیط اطرافشان شکل گرفتهاند و به همین دلیل رفتار متفاوتی با امواج لرزهای دارند. این کشف نشان میدهد که در اعماق زمین، ساختارهایی بسیار بزرگ و پیچیده وجود دارد که نقش مهمی در دینامیک سیاره ایفا میکنند و اورست در برابر آنها شوخی است!
- روزهایمان در حال طولانیتر شدن است؛ اثرات پنهان تغییرات اقلیمی بر زمان چرخش زمین
- میدان مغناطیسی زمین مثل یک سپر محافظتی از ماه در برابر تابشهای فضایی دفاع میکند
چگونه ارتعاشات زمین این ساختارهای عظیم را آشکار کردند؟
دو کوهی که در آفریقا و اقیانوس آرام واقع شدهاند
دانشمندان برای کشف این ساختارهای عظیم از روشی پیشرفته به نام «لرزهشناسی مدهای نرمال» استفاده کردند. این روش به جای تمرکز صرف بر امواج لرزهای که از یک نقطه به نقطه دیگر حرکت میکنند، کل زمین را مانند یک جسم در حال ارتعاش در نظر میگیرد و نوسانات کلی آن را پس از زمینلرزههای بزرگ بررسی میکند.
برخلاف روشهای سنتی که فقط سرعت امواج را اندازه میگیرند، این تکنیک میتواند اطلاعات دقیقتری درباره خواص مواد درون زمین ارائه کند و به ما نشان دهد که این مواد چگونه کش میآیند (ویژگی کشسانی) و هم اینکه چگونه انرژی را جذب میکنند یا از دست میدهند (ویژگی ناکشسانی).
با استفاده از این رویکرد، پژوهشگران یک مدل سه بعدی دقیق از درون زمین به نام QS4L3 ایجاد کردند. این مدل به آنها اجازه داد تا تصویری جامعتر از ساختارهای عمیق گوشته به دست آورند و بهتر بفهمند در اعماق کره خاکی ما چه میگذرد. سوجانیا تالاورا سوزا و تیم تحقیقاتی او برای این مطالعه سراغ زمینلرزههای بسیار قدرتمند رفتند؛ لرزههایی که میتوانند کل زمین را وارد حالت ارتعاشی خاصی به نام «مدهای نرمال» کنند.
استفاده از این نوع دادهها یک مزیت مهم داشت: آنها توانستند بهتر از گذشته تشخیص دهند که تغییرات مشاهده شده در اعماق زمین ناشی از دما یا به دلیل تفاوت در ترکیب مواد هستند. این تفکیک دقیق، یکی از چالشهای بزرگ در مطالعات پیشین بود و حالا این روش به درک واضحتری از ساختارهای درونی زمین کمک کرده است.
- راز علمی پدیده خورشیدگرفتگی؛ چرا برخی نقاط زمین تاریکتر میشوند؟
- چرا چرخش زمین پس از میلیونها سال کند شده است؟
چرا ممکن است LLSVPها از نظر ترکیب متفاوت باشند؟
این ساختارهای عظیم در عمق زمین به نام LLSVP شناخته میشوند، چون سرعت عبور امواج زلزله را کاهش میدهند. آنها در منطقهای در نزدیکی مرز هسته و گوشته قرار دارند که دانشمندان آن را «گورستان صفحات فرورانده» مینامند؛ جایی که تکههای پوسته زمین پس از فرو رفتن به اعماق، تجمع پیدا میکنند.
نکته جالب این است که این صفحات فرورونده سردتر از محیط اطراف هستند، و به همین دلیل امواج لرزهای هنگام عبور از آنها سریعتر حرکت میکنند، در حالی که LLSVPها رفتار متفاوتی دارند و باعث کند شدن امواج میشوند.
نتایج این پژوهش نشان میدهد که رفتار مواد در بخشهای مختلف گوشته زمین یکسان نیست. در بخش بالایی گوشته، هر جا که سنگها داغتر هستند، امواج لرزهای هم کندتر حرکت میکنند و هم انرژی بیشتری از دست میدهند و این الگو کاملا با انتظارهای علمی سازگار است، اما در بخشهای عمیقتر، این رابطه تغییر میکند. در ساختارهای عظیم LLSVP، امواج لرزهای گرچه با سرعت کمتری حرکت میکنند، اما برخلاف انتظار، انرژی کمتری از دست میدهند. یعنی این امواج راحتتر از میان این نواحی عبور میکنند.
این رفتار غیرمعمول نشان میدهد که دلیل این پدیده فقط دمای بالاتر نیست، بلکه احتمالا ترکیب شیمیایی این نواحی نیز با سایر بخشهای گوشته متفاوت است. به بیان ساده، این ساختارها نه تنها داغتر، بلکه از نظر جنس مواد نیز متفاوت هستند و همین موضوع آنها را به یکی از اسرار مهم درون زمین تبدیل کرده است.
ترکیب این یافتهها نشان میدهد که این ساختارهای عظیم در اعماق زمین فقط به دلیل دمای بالاتر شکل نگرفتهاند، بلکه از نظر جنس و ترکیب مواد نیز با محیط اطرافشان تفاوت دارند. به بیان دیگر، آنها ساختارهایی متمایز و متفاوت در دل گوشته زمین هستند. دانشمندان به این نتیجه رسیدند که این نواحی احتمالا از مواد معدنی با دانههای بزرگتر تشکیل شدهاند و ترکیب شیمیاییشان نیز با بخشهای اطراف فرق دارد.
برای اطمینان از این نتیجه، آنها دادههای خود را با مدلهای آزمایشگاهی مقایسه کردند. این مدلها نشان دادند که نواحی اطراف اقیانوس آرام معمولا سردتر هستند و دانههای کوچکتری دارند، در حالی که LLSVPها گرمتر بوده و ساختاری با دانههای بزرگتر دارند. این تفاوتها به خوبی توضیح میدهد که چرا امواج لرزهای در این مناطق رفتار متفاوتی از خود نشان میدهند و نشان میدهد که اعماق زمین بسیار پیچیدهتر از آن چیزی است که قبلا تصور میشد.
- سقوط فضاپیمای ناسا به زمین نزدیک است؛ پایان مأموریت کاوشگر ۱۴ ساله
- افزایش پرتابهای فضایی و پیامدهای آن بر ترکیب شیمیایی جو زمین
این ساختارها چه معنایی برای تاریخ زمین دارند
این ساختارهای عظیم (که در تصویر به رنگ قرمز نشان داده شدهاند) در عمق زمین و در محل برخورد هسته و گوشته قرار دارند؛ یکی در زیر قاره آفریقا و دیگری در زیر اقیانوس آرام، کاملاً پنهان از دید مستقیم ما.
این کشف میتواند سرنخهای مهمی درباره گذشته بسیار دور زمین به ما بدهد. یکی از فرضیههای اصلی این است که این ساختارهای عظیم در اعماق زمین از بقایای پوستههای اقیانوسی بسیار قدیمی تشکیل شدهاند و منظور موادی است که میلیاردها سال پیش به داخل گوشته فرو رفته و در نزدیکی مرز هسته و گوشته انباشته شدهاند.
از آنجا که ترکیب شیمیایی این مواد با بقیه گوشته متفاوت است، احتمال دارد به راحتی با آن مخلوط نشوند و در نتیجه به صورت نواحی پایدار و جداگانه باقی بمانند. اگر این فرضیه درست باشد، این ساختارها در واقع بقایای اولیه زمین هستند که از میلیاردها سال پیش تاکنون حفظ شدهاند.
از نظر فنی نیز این پژوهش یک پیشرفت مهم محسوب میشود. مدل جدیدی که دانشمندان ساختهاند، برخلاف مدلهای قبلی که فقط بخشهای بالایی گوشته را بررسی میکردند، کل گوشته زمین را به صورت سه بعدی پوشش میدهد. آنها با بررسی تغییرات ظریف در نحوه ارتعاش کل زمین، توانستند بفهمند که امواج لرزهای چگونه در برخورد با ساختارهای مختلف درون زمین تغییر میکنند.
نتایج نشان داد که در اطراف اقیانوس آرام، در ناحیهای که امواج لرزهای سریعتر حرکت میکنند، میزان اتلاف انرژی بیشتر است. در مقابل، درون ساختارهای LLSVP، این اتلاف انرژی کمتر است. این تفاوتها به دانشمندان کمک میکند تا بهتر بفهمند این نواحی از چه موادی تشکیل شدهاند و چگونه در طول زمان شکل گرفتهاند.
- زنگ خطر زنده شدن باکتریهای چندهزارساله منجمد با گرم شدن کره زمین
- چرا هوپیها باور دارند کودکان ستارهای میتوانند زمین را درمان کنند؟
پژوهشگران، از جمله لورا کوبدن از دانشگاه اوترخت، از دادههای به دست آمده برای تخمین میزان ویسکوزیته یا مقاومت جریان در این نواحی استفاده کردند. آنها این محاسبات را بر اساس تفاوت در اندازه دانههای معدنی و دما انجام دادند. نتیجه نشان داد که LLSVPها ساختارهایی بسیار پایدار با عمر طولانی هستند و به احتمال زیاد موقتی یا گذرا نیستند. این نتیجه با تحقیقات قبلی همخوانی دارد که نشان میدادند چنین نواحی میتوانند صدها میلیون تا حتی میلیاردها سال در اعماق زمین باقی بمانند.
این ساختارهای عظیم فقط در عمق زمین محدود نمیمانند، بلکه ممکن است بر فرایندهای سطحی نیز تأثیر بگذارند. چون آنها درست در بالای هسته بیرونی قرار گرفتهاند و با جریانهای گوشته در تعامل هستند، دانشمندان معتقدند میتوانند در شکلگیری ستونهای داغ گوشتهای، حرکت صفحات زمین ساختی و حتی فعالیتهای آتشفشانی در مقیاسهای زمانی طولانی نقش داشته باشند.
گرچه هیچ انسانی هرگز نمیتواند این ساختارها را مستقیما ببیند، اما زمینلرزهها به ما اجازه میدهند تا اثر آنها را بشناسیم. هر لرزش بزرگ در زمین مانند یک سیگنال عمل میکند که اطلاعاتی از اعماق سیاره را به سطح میآورد. این سیگنالها نشان میدهند که در زیر قارهها و اقیانوسها، به ویژه در زیر آفریقا و اقیانوس آرام، ساختارهایی بسیار بزرگ و پایدار وجود دارند.