زمین جدا، هسته جدا؟

به گزارش مجله خبری نگار به نقل از ایندیپندنت، هسته زمین همراه با سایر قسمت‌های سیاره ما نمی‌چرخد، بلکه گاهی چرخش آن سریع‌تر است و گاهی هم در جهت عکس می‌چرخد.

این یافته‌های پژوهش جدیدی است که جان ویدال و وی وانگ، لرزه‌شناسان کالیفرنیای جنوبی، روز جمعه در مجله «ساینس ادونسز» منتشر کرده‌اند.

دکتر ویدال طی سخنانی گفت: «هسته داخلی ثابت نیست.» «هسته داخلی زیر پای ما حرکت می‌کند و به نظر می‌رسد هر شش سال یکبار چند کیلومتر عقب و جلو می‌رود.»

این کشفی است که می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا درک بهتری از هسته زمین پیدا کنند و از این موضوع سر دربیاورند که [هسته زمین]، چگونه میدانی ژئومغناطیسی ایجاد می‌کند که مانع پرتو‌های فضایی می‌شود و حیات را ممکن می‌سازد، و این کشف چه بسا توضیح دهد که چرا طول مدت روز با گذشت زمان، در نوسان است.

زمین از درون به بیرون، از یک هسته داخلی جامد تشکیل شده است که با یک هسته بیرونی آهن مایع، یک گوشته سنگی ضخیم، و سپس پوسته نازک و اتمسفری که در آن حیات وجود دارد، احاطه شده است.

هسته داخلی در عمق بیش از ۶۳۰۰ کیلومتر زیر سطح، غیرقابل دسترسی است و دانشمندان زمین‌شناسی باید ویژگی‌ها و رفتار آن را از طریق اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم و اثرات آن متوجه شوند. برای نمونه، دانشمندان از آنجایی که فلز جامد که در هسته خارجی فلز مایع می‌چرخد، «ژئودینامو» است و میدان مغناطیسی سیاره را ایجاد می‌کند، می‌دانند که هسته داخلی می‌چرخد.

اما دانشمندان در خصوص داده‌هایی که نشان می‌دادند هسته داخلی احتمالا سرعت چرخش خود را در مقایسه با سطح زمین تغییر می‌دهد، متعجب و سردرگم شده بودند.

دکتر ویدال طی اظهاراتی گفت: «بر اساس یافته‌های ما، می‌توانیم تغییرات سطح زمین را در مقایسه با هسته داخلی آن مشاهده کنیم، همانطور که به مدت ۲۰ سال گفته شده بود. با این حال، جدیدترین مشاهده‌های ما نشان می‌دهد که هسته داخلی از سال ۷۱-۱۹۶۹ کمی کندتر چرخیده و سپس از سال ۷۴-۱۹۷۱ به سوی دیگر حرکت کرده است.»

چرخش کوچک هسته درونی سیاره از سال ۱۹۶۸ تا ۱۹۷۱، نسبت به گوشته و پوسته زمین، به سمت غرب بوده است. از سال ۱۹۷۲ تا ۱۹۷۴، چرخش بزرگ هسته داخلی، سریع‌تر از پوسته و گوشته به سمت شرق انجام شده است.

دکتر ویدال افزود تغییر در چرخش هسته داخلی با تغییر طول روز در مقیاس میلی‌ثانیه‌ای که پژوهشگران آن را در یک دوره شش‌ساله به طور مستقل مشاهده کرده‌اند، مرتبط است. روز در طول دوره چرخش کوچک هسته داخلی [یعنی از ۱۹۶۸ تا ۱۹۷۱]به مدت ۰.۰۱ میلی ثانیه کوتاه‌تر و طی دوره چرخش بزرگ [از ۱۹۷۲ تا ۱۹۷۴]به میزان ۰.۱۲ میلی ثانیه طولانی‌تر شد.

از آنجایی که هسته داخلی برای اندازه‌گیری مستقیم غیرقابل دسترس است، دکتر ویدال و وانگ به امواج لرزه‌ای که از هسته داخلی بازتاب می‌یابند نگاه کردند تا سرعت و جهت چرخش آن را اندازه‌گیری کنند. به طور خاص، آن‌ها به ثبت بازتاب امواج لرزه‌ای که آزمایش‌های بمب هسته‌ای در اتحاد جماهیر شوروی سابق از سال ۱۹۷۱ تا ۱۹۷۴ تولید کرده و دو آزمایشی که ایالات متحده در آلاسکا در سال‌های ۱۹۶۹ و ۱۹۷۱ انجام داده بود، نگاهی انداختند.

این داده‌های تاریخی با استفاده از آرایه لرزه نگار لازا (Large Aperture Seismic Array) در مونتانا ثبت شده‌اند، بیش از ۳۰۰ زمین‌آوانگار (ژئوفون) که در عمق ۶۰ متری زمین مدفون شدند که برای گوش دادن به امواج لرزه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند تا مشخص شود که آیا این لرزه‌ها ناشی از زلزله‌اند یا انفجار‌های اتمی.

انفجار‌ها امواجی ایجاد می‌کنند که هسته داخلی جامد، آن را پراکنده و منعکس می‌کند، و امواجی که بخشی از هسته آن‌ها را پراکنده کرده است که به سمت مخالف زمین آوانگار (ژئوفون) گیرنده می‌چرخند، در مقایسه با امواجی که به سمت ژئوفون می‌چرخند، دیرتر می‌رسند. این موضوع به دکتر وانگ و ویدال امکان داد تا جهت و سرعت چرخش هسته داخلی را محاسبه کنند.

دکتر ویدال می‌گوید این نتیجه شگفت‌انگیز بود، این ایده که هسته داخلی ممکن است حین چرخش خود نوسان کند، پیش از انجام این مطالعه، فقط یک نظریه در میان بسیاری از نظریه‌های دیگر به شمار می‌رفت.

او افزود: «این ایده که هسته درونی نوسان می‌کند، مدلی بود که وجود داشت، اما جامعه علمی بر سر اینکه این نظریه قابل پذیرش است یا نه به دو قسمت تقسیم شده بود.» «ما با این انتظار این کار را انجام دادیم که همان جهت و سرعت چرخش را در دو آزمایش اتمی قبل مشاهده کنیم، اما در عوض عکس آن را دیدیم. وقتی متوجه شدیم که [هسته داخلی]در جهت دیگری در حال حرکت است، بسیار شگفت‌زده شدیم.»

پژوهش‌های بیشتری [در این زمینه]لازم است، اما با توجه به اینکه ایالات متحده و روسیه آزمایش تسلیحات هسته‌ای خود را در دهه ۱۹۹۰ متوقف کردند، ممکن است [انجام پژوهش‌های بیشتر]به‌دلیل کمبود امواج لرزه‌ای که مکان آن‌ها به‌صورت دقیق مشخص است با مشکل مواجه شود. اما این مطالعه نشان می‌دهد که داده‌های تاریخی همچنان می‌توانند عملکرد درونی زمین را روشن کنند.

دکتر ویدال در ادامه افزود: «ما در حال تلاشیم تا دریابیم هسته داخلی چگونه شکل گرفته است و چگونه با گذر زمان حرکت می‌کند.» «این گامی مهم در درک بهتر این فرآیند است.»