خبر کامل
کشف ساختار لایه‌لایه هسته درونی زمین توسط دانشمندان آلمانی
بررسی‌های اخیر امواج لرزه‌ای عبوری از هسته درونی زمین، اطلاعات شگفت‌انگیزی را درباره مرکز آهنی سیاره ما آشکار کرده است. از تغییر شکل و وارونگی چرخش آن گرفته تا بافت غیرمعمول و حتی وجود حالتی خاص از ماده، هر کشف جدید، درک ما را از این بخش مرموز زمین عمیق‌تر می‌کند.
ساختار لایه‌لایه هسته درونی زمین
تازه‌ترین پژوهش‌ها نشان می‌دهد که هسته درونی زمین ممکن است ساختاری لایه‌لایه، مشابه پیاز، داشته باشد. این کشف توسط دانشمندان آلمانی در دانشگاه مونستر صورت گرفته و بر پدیده ناهمسانگردی لرزه‌ای تمرکز دارد؛ پدیده‌ای که در آن سرعت امواج لرزه‌ای هنگام عبور از هسته درونی، بسته به جهت حرکتشان، تغییر می‌کند. این ناهمسانگردی‌ها سال‌هاست که ذهن زمین‌شناسان را به خود مشغول کرده است.
کارمن سانچز واله، کانی‌شناس دانشگاه مونستر آلمان، در این‌باره می‌گوید: «فرضیه‌های متعددی برای توضیح منشأ این ناهمسانگردی‌ها مطرح شده بود، اما ما تصمیم گرفتیم اثر هم‌زمان سیلیکون و کربن بر رفتار تغییر شکل آهن را بررسی کنیم.»
شبیه‌سازی شرایط هسته زمین
برای درک بهتر این فرآیند، پژوهشگران تعامل عناصر کلیدی هسته درونی (آهن، سیلیکون و کربن) را در شرایط فشار و دمای بسیار بالا، تا حدود ۸۲۰ درجه سانتی‌گراد، شبیه‌سازی کردند. آنها با استفاده از روش پراش پرتو ایکس، ویژگی‌ای به نام جهت‌گیری ترجیحی شبکه بلوری (LPO) را مورد بررسی قرار دادند. این مفهوم توضیح می‌دهد که بلورها درون مواد جامد چگونه در اثر الگوهای حرارتی هم‌راستا می‌شوند.
پیش از این، داده‌های قابل‌اتکایی درباره رفتار LPO در آلیاژهای آهن همراه با سیلیکون و کربن وجود نداشت. از آنجا که این ویژگی می‌تواند نحوه انتقال امواج صوتی و لرزه‌ای در فلزاتی مانند آهن را تغییر دهد، دانشمندان احتمال می‌دادند LPO نقشی کلیدی در ناهمسانگردی لرزه‌ای داشته باشد.
نتایج آزمایش‌ها و لایه‌بندی شیمیایی
در این آزمایش‌ها، آلیاژهای آهن-سیلیکون-کربن در محفظه‌هایی بسیار کوچک فشرده و حرارت داده شدند. سپس، الگوهای پراش به‌دست‌آمده تحلیل شد تا ویژگی‌های مکانیکی این آلیاژها، از جمله مقاومت تسلیم و ویسکوزیته، استخراج و با مدل‌های نظری به شرایط واقعی هسته درونی زمین تعمیم داده شود.
نتایج نشان داد که افزودن سیلیکون و کربن، در مقایسه با آهن خالص، آرایش شبکه بلوری را به‌طور قابل‌توجهی تغییر می‌دهد. این تغییرات می‌تواند اختلاف سرعت امواج لرزه‌ای مشاهده‌شده در بخش بیرونی هسته درونی را توضیح دهد.
- بخش مرکزی هسته درونی: احتمالاً فقیر از سیلیکون و کربن است که به ناهمسانگردی لرزه‌ای شدید منجر می‌شود.
- لایه‌های بیرونی هسته درونی: با افزایش غلظت این عناصر سبک، میزان ناهمسانگردی کاهش می‌یابد.
بر اساس این یافته‌ها، هسته درونی زمین احتمالاً از چندین لایه با ترکیب شیمیایی متفاوت تشکیل شده است؛ دستاوردی چشمگیر برای مطالعه ساختاری که بیش از ۵ هزار کیلومتر زیر سطح زمین و در میان لایه‌هایی از سنگ و فلز مذاب پنهان شده است.
رمزگشایی از پیچیدگی‌های درون سیاره
زمین‌شناسان با اندازه‌گیری دقیق امواج لرزه‌ای و بازسازی شرایط هسته زمین در آزمایشگاه‌ها، به‌تدریج در حال رمزگشایی از پیچیدگی‌های درون سیاره هستند. این فرآیند شامل شناسایی ناهماهنگی‌ها، ارائه فرضیه‌های علمی و آزمون تجربی آنهاست؛ مسیری که تیم این پژوهش با موفقیت طی کرده است.
پژوهشگران در جمع‌بندی مطالعه خود تاکید می‌کنند: «الگوی ناهمسانگردی وابسته به عمق در هسته درونی زمین احتمالاً ناشی از لایه‌بندی شیمیایی سیلیکون و کربن در جریان تبلور هسته است.» این تحقیق مهم در نشریه علمی Nature Communications منتشر شده است.
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:
۱۵:۳۰ - ۱۴۰۴/۱۰/۰۹