خبر کامل
هسته زمین ساختاری پیازگونه دارد: کشف جدید دانشمندان آلمانی
کشف ساختار پیازگونه هسته درونی زمین: رازهای اعماق سیاره
امواج لرزه‌ای که از هسته درونی زمین عبور می‌کنند، همواره منبعی غنی از اطلاعات درباره مرکز آهنی سیاره ما بوده‌اند. این امواج نشان داده‌اند که شکل هسته در حال تغییر است، جهت چرخش آن گاهی معکوس می‌شود، بافتی عجیب دارد و حتی شامل حالتی غیرمعمول از ماده است. اکنون، پژوهشی جدید با هدف توضیح داده‌های غیرعادی، فرضیه‌ای شگفت‌انگیز را مطرح کرده است: هسته زمین شاید ساختاری لایه‌لایه، شبیه به پیاز، داشته باشد.
تمرکز بر ناهمسانگردی لرزه‌ای
دانشمندان آلمانی در این مطالعه، به طور خاص بر مسئله «ناهمسانگردی لرزه‌ای» متمرکز شدند. این پدیده به تغییرات سرعت امواج لرزه‌ای اشاره دارد که هنگام برخورد با هسته درونی، بسته به جهت حرکتشان، متفاوت می‌شود.
کارمن سانچس-واله، کانی‌شناس دانشگاه مونستر، در این باره می‌گوید: «فرضیه‌های متعددی برای منشأ این ناهمسانگردی‌ها مطرح شده است. ما تصمیم گرفتیم اثر هم‌زمان سیلیکون و کربن را بر رفتار تغییرشکل آهن بررسی کنیم.»
برای درک آنچه واقعاً در هسته زمین رخ می‌دهد، پژوهشگران آزمایش کردند که چگونه عناصر کلیدی هسته درونی، یعنی سیلیکون و کربن، ممکن است تحت فشارها و دماهای بسیار بالا — تا ۸۲۰ درجه سانتی‌گراد — با یکدیگر برهم‌کنش داشته باشند.
بررسی جهت‌گیری ترجیحی شبکه‌ی بلوری (LPO)
پژوهشگران با استفاده از پراش پرتو ایکس، ویژگی‌ای به نام «جهت‌گیری ترجیحی شبکه بلوری» (LPO) را بررسی کردند. این مفهوم توضیح می‌دهد که بلورها درون جامدات چگونه در پاسخ به الگوهای حرارتی هم‌راستا می‌شوند.
پیش از این، داده‌های قابل اعتماد درباره اینکه LPO آهن در صورت آلیاژ شدن با سیلیکون و کربن چه شکلی پیدا می‌کند، در دسترس نبود. از آنجا که LPO می‌تواند بر نحوه انتقال امواج صوتی در فلزاتی مانند آهن اثر بگذارد، مدت‌ها تصور می‌شد که همین عامل می‌تواند ناهمسانگردی لرزه‌ای را توضیح دهد.
در این مطالعه، این فرضیه در کوچک‌ترین مقیاس ممکن آزموده شد؛ آلیاژها در محفظه‌هایی فوق‌العاده ریز قرار گرفتند، تحت فشار شدید فشرده شدند و تا دماهای بسیار بالا گرم شدند.
سانچس-واله توضیح می‌دهد: «الگوهای پراش پس از آزمایش تحلیل شدند تا ویژگی‌های پلاستیکی — به ویژه استحکام تسلیم و ویسکوزیته — آلیاژهای آهن–سیلیکون–کربن به دست آید. سپس این داده‌ها با مدل‌های نظری ترکیب شد تا بتوان آنها را به شرایط واقعی هسته درونی زمین تعمیم داد.»
نتایج و شواهد لایه‌بندی شیمیایی
تغییرات پیش‌بینی‌شده در سرعت امواج در آلیاژهای آهن–سیلیکون–کربن تحت شرایط هسته، با داده‌های ثبت‌شده میدانی هم‌خوانی داشت. نتایج نشان داد که افزودن سیلیکون و کربن — در مقایسه با آهن خالص — واقعاً آرایش شبکه بلوری آلیاژ آهن را تغییر می‌دهد.
این تفاوت‌ها در سرعت امواج لرزه‌ای با ناهنجاری‌هایی که در بخش بیرونی هسته درونی مشاهده می‌شود، تطابق دارد. این یافته‌ها شواهد بیشتری فراهم می‌کند که هسته درونی زمین در واقع از چندین لایه تشکیل شده است؛ دستاوردی چشمگیر برای مطالعه ساختاری که بیش از ۵ هزار کیلومتر زیر پای ما، در زیر لایه‌هایی از سنگ و فلز مایع، پنهان شده است.
به باور پژوهشگران، بخش مرکزی هسته درونی ممکن است سیلیکون و کربن کمی داشته باشد و در نتیجه ناهمسانگردی لرزه‌ای شدیدی نشان دهد؛ در حالی که افزایش غلظت عناصر سبک آلیاژی در لایه‌های بیرونی هسته درونی باعث کاهش این ناهمسانگردی می‌شود.
زمین‌شناسان به تدریج در حال رمزگشایی از پیچیدگی‌های اعماق زمین هستند؛ عمدتاً با اندازه‌گیری مسیر حرکت امواج لرزه‌ای و بازسازی شرایط هسته درونی و بیرونی در آزمایشگاه.
پژوهشگران در جمع‌بندی می‌نویسند: «الگوی ناهمسانگردی وابسته به عمق که در هسته درونی زمین مشاهده می‌شود، ممکن است حاصل لایه‌بندی شیمیایی سیلیکون و کربن پس از تبلور هسته باشد.»
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
۱۱:۲۷ - ۱۴۰۴/۱۰/۰۹