در مرکز زمین چه می گذرد؟ (۱۲ عکس)


با دیگران به اشتراک بگذارید

در مرکز زمین چه خبر است؟

تصویر و عکس شماره ۱ ⇩
تصویر و عکس در مرکز زمین چه خبر است؟
با وجود دور از دسترس بودن مرکز زمین، بشر قادر بوده است تا اطلاعاتی اطراف هسته‌ی آن به دست آورد.

انسان در سراسر زمین قدم قرار داده و سرکشی کرده است. می‌توان نقل کرد ما نقطه به نقطه‌ی زمین را فتح کرده‌ایم. در هوای اطراف خود پرواز کرده‌ایم. در عمیق‌ترین اقیانوس‌ها غواصی کرده‌ایم. حتی به ماه هم رفته‌ایم. اما هیچ وقت به هسته‌ی سیاره‌ی خودمان نزدیک هم نشده‌ایم.

مرکزی‌ترین بخش زمین بیش از ۶۰۰۰ کیلومتر با ما فاصله دارد. حتی خارجی‌ترین بخش هسته‌ی زمین ۳۰۰۰ کیلومتر زیر پاهای ما است. از طرفی عمیق‌ترین چاهی که بشر تاکنون قادر به حفر آن شده است، تنها ۱۲.۳ کیلومتر عمق دارد.

تمام وقایع آشنای روی زمین هم در نزدیکی پوسته صورت گرفته‌اند. مواد مذابی که از دهانه‌ی آتشفشان‌ها فوران می‌کنند، تنها چندین کیلومتر با پوسته فاصله دارند. حتی الماس که برای شکل‌گیری به حرارت و فشار زیادی نیاز دارد، در عمقی کم‌تر از ۵۰۰ کیلومتر ساخته می‌شود.

اینکه در آن پایین چه اتفاق‌هایی در حال رخ دادن است، در هاله‌ای از ابهام قرار دارد. با اینکه دست‌مان (یا بهتر است بگوییم پای‌مان!) تاکنون به هسته‌ی زمین نرسیده است، اما اطلاعات فوق‌العاده‌ای درباره‌ی آن پیدا کرده‌ایم. حتی بدون داشتن هیچ نمونه‌ی فیزیکی، نظریه‌هایی درباره‌ی شکل‌گیری اتم در طی میلیاردها سال ارائه داده‌ایم.

اطلاعات اطراف هسته‌ی زمین، طی روندی که به آن اشاره خواهیم کرد، حاصل شده است.

 

تصویر و عکس شماره ۲ ⇩ تصویر و عکس در مرکز زمین چه خبر است؟

سیمون ردفرن (Simon Redfern) از دانشگاه کمبریج انگلستان، در نظر گرفتن جرم زمین را شروع خوبی برای این بررسی می‌داند. می‌توانیم جرم زمین را با مشاهده‌ی اثر قیمتیش این سیاره بر روی اشیای واقع در سطح آن برآورد بکنیم. برآوردها نشان داده‌اند که جرم زمین ۵.۹ سکستیلیون تن است. برای درک بهتر این رقم، بیست عدد صفر در مقابل عدد ۵۹ قرار بدهید. هیچ نشانه‌ای مبنی بر وجود چنین جرمی ‌بر روی سطح زمین وجود ندارد.

ردفرن می‌گوید:

چگالی مواد واقع بر روی سطح زمین، کم‌تر از چگالی متوسط کل زمین است و همین موضوع به ما می‌گوید که با پدیده‌ای متراکم‌تر سر و کار داریم، این اولین موضوعی است که توجه خود را سمت آن می‌بریم.

تصویر و عکس شماره ۳ ⇩ تصویر و عکس در مرکز زمین چه خبر است؟

پس، بیشتر جرم زمین باید به سمت مرکز این سیاره متمایل باشد. گام بعدی این است که به دنبال مواد تشکیل دهنده‌ی اتم باشیم. تقریبا بیشتر حجم اتم را آهن تشکیل داده است. به طوری که تصور می‌شود حدود ۸۰% اتم آهن باشد. هر چندین که مقدار دقیق آن مکان بحث بیشتری دارد. شاهد عمده این تقریب، فراوانی آهن در دنیا اطراف است. آهن یکی از ده عنصر شایع در کهکشان ما بوده که به کرات در شهاب سنگ‌ها یافت شده است. میزان آهن سطح زمین کم‌تر از انتظار ما است. بنابراین، این طور فرض می‌شود که زمانی زمین ۴.۵ میلیارد سال پیش بوجود آمد، مقادیر زیادی از آهن به سمت اتم راهی شدند.

به همین علت جرم زمین در اتم متمرکز شد و اینجا همان نقطه‌ای است که باید بیشترین مقدار آهن را داشته باشد. آهن در شرایط عادی یک عنصر نسبتا پرپشت است و تحت فشار شدید در هسته‌ی زمین می‌تواند چگالی بیشتری یابد. بنابراین یک هسته‌ی آهنی می‌تواند معمای جرم زیاد زمین را حل کند.

اکنون این سوال مطرح می‌شود که آهن به چه صورت به سمت اتم راه یافته است؟

تصویر و عکس شماره ۴ ⇩ تصویر و عکس در مرکز زمین چه خبر است؟

این طور که مشخص است، آهن باید به معنای واقعی لغت جذب مرکز زمین شده باشد. اما علت این مسئله در یک نگاه سطحی واضح نیست.

بیشترین بخش از قسمت‌های باقی مانده‌ی زمین از سنگ سیلیکات شکل گرفته‌اند و آهن مذاب تلاش می‌کند تا از طریق آن جریان یابد. همانند آب که در سطوح چرب به صورت قطرات گرد در می‌آید، ذرات آهن هم به یکدیگر می‌چسبند و مانع از گسترش جریان می‌شوند.

در سال ۲۰۱۳، وندی مائو (Wendy Mao) و همکارانش از دانشگاه استنفورد، راه حل امکان می داری برای این مسئله سفارش کردند. آن‌ها این موضوع را انتخاب کردند که بعد از تحت فشار قرار گرفتن شدید آهن و سیلیکات چه اتفاقی در اعماق زمین می‌افتد. از این رو، از طریق بلورهای الماس، به این نتیجه رسیدند که در شرایط تحت فشار، آهن مذاب می‌تواند از سیلیکات عبور کند.

مائو می‌گوید:

در واقع، این فشار است که باعث می‌شود فواید آهن در تعامل با سیلیکات تحول یابد. در فشارهای بالاتر، یک شبکه‌ی مذاب بوجود خواهد آمد.

این نتایج نشان می‌دهد که در طی میلیون‌ها سال، آهن مذاب خود را به صورت فشرده از طریق سنگ‌ها عبور داده و به هسته‌ی زمین منتقل کرده است.

تصویر و عکس شماره ۵ ⇩ تصویر و عکس در مرکز زمین چه خبر است؟

در این مرحله امکان می دارد تعجب کنید که اطلاعات مربوط به ابعاد اتم از کجا آمده است؟ دانشمندان به چه صورت فهمیده‌اند که بخش بیرونی اتم در ۳۰۰۰ کیلومتری ما قرار دارد؟ یک پاسخ برای این سوال وجود دارد: زلزله‌شناسی.

زمانی زلزله اتفاق می‌افتد، امواج آن در سراسر این سیاره انتشار می‌شود. زلزله‌شناسان این ارتعاشات را ضبط می‌کنند. به عنوان مثال فرض کنید با یک چکش عظیم الجثه ضربه‌ای به یک سمت زمین وارد می‌کنیم و ارتعاش این ضربه را در سمت دیگر می‌شنویم.

ردفرن می‌گوید:

زلزله‌ی شیلی در دهه‌ی ۱۹۶۰ اطلاعات زیادی در این خصوص فراهم کرد. همه‌ی ایستگاه‌های لرزه‌نگار در سراسر زمین، لرزش‌های این زلزله را به تصویب رساندند.

بسته به مسیر، ارتعاشات از نقاط گوناگونی از زمین عبور می‌کنند که همین امر باعث ایجاد صدا در سمت دیگر می‌شود.

تصویر و عکس شماره ۶ ⇩ تصویر و عکس در مرکز زمین چه خبر است؟

در اوایل شروع علم زلزله‌شناسی مشخص شد که از بعضی از ارتعاشات خبری نیست! انتظار می‌رفت که این "امواج به فرم S" بتوانند نمایان کنند که در سمت دیگر زمین چه ارتعاشی صورت گرفته است اما هیچ رد و اثری از آن‌ها عدم.

علت این امر سهل بود. امواج S تنها می‌توانند از جامدات عبور کنند و قدرتمندی عبور از مایعات را ندارند. پس این امواج در مسیر خود با مواد مذاب داخل زمین مواجه شده‌اند. با نقشه‌برداری از مسیر امواج S مشخص شد که ۳۰۰۰ کیلومتر پایین‌تر از پوسته‌ی زمین سنگ به مایع مذاب تبدیل می‌شود. از این رو ارائه داده شد که کل اتم یک مجموعه‌ی مذاب انتخاب شود. اما زلزله‌شناسی نتیجه‌ی غافل‌گیرکننده‌ی دیگری ارائه داد.

تصویر و عکس شماره ۷ ⇩ تصویر و عکس در مرکز زمین چه خبر است؟

در دهه‌ی ۱۹۳۰، یک زلزله‌شناس دانمارکی به نام اینگه لمان (Inge Lehmann) نوع دیگری از امواج را تشخیص داد که قدرتمندی عبور از اتم را دارند و می‌توانند در سمت دیگر زمین تشخیص داده شوند. این امواج به عنوان امواج P شناخته شدند.

لمان توضیح مبهوت‌کننده‌ای در این مورد ارائه داد: اتم به دو لایه تقسیم شده است. بخش درونی اتم که ۵۰۰۰ کیلومتر عمق دارد، کاملا جامد است. تنها بخش بیرونی اتم است که از مواد مذاب تشکیل شده است.

در نهایت، نظریه‌ی لمان در سال ۱۹۷۰ تایید شد. از آن به بعد لرزه‌نگارهای ساخته شده در ثبت امواج P و انحراف زوایای آن حساس‌تر شدند.

البته این تنها زمین‌لرزه عدم که اطلاعات مفیدی را به لرزه‌نگارها ارسال کرد. در واقع، زلزله‌شناسی بخش اعظمی ‌از موفقیت خود را مدیون توسعه‌ی سلاح‌های هسته‌ای است!

انفجار‌های هسته‌ای هم می‌توانند در زمین، تولید امواج کنند. بنابراین دیگر کشورها برای ردیابی آزمایش‌های هسته‌ای از علم زلزله‌شناسی بهره می‌برند. در طول جنگ خنک این موضوع از اهمیت پررنگ‌تری برخوردار بود. از این رو زلزله‌شناسانی مانند لمان تشویق‌های زیادی گرفتند.

تصویر و عکس شماره ۸ ⇩ تصویر و عکس در مرکز زمین چه خبر است؟

کشورهای حریف، از این طریق اطلاعات زیادی در رابطه با توانایی‌های هسته‌ای یکدیگر به دست آوردند. هرچند که زلزله‌شناسی هنوز هم برای شناسایی انفجارهای هسته ای کاربرد دارد.

اکنون می‌توانیم یک تصور کلی از زمین داشته باشیم. در نیمه‌ی راه رسیدن به مرکز زمین، یک هسته‌ی بیرونی مذاب وجود دارد که در داخل آن هسته‌ی داخلی جامد به قطر ۱۲۲۰ کیلومتر قرار گرفته است.

اما هنوز هم چندین و چون بیشتری در رابطه با اتم، خصوصا بخش درونی آن وجود دارد. به عنوان مثال، حرارت داخل اتم چقدر است؟

تصویر و عکس شماره ۹ ⇩ تصویر و عکس در مرکز زمین چه خبر است؟

به گفته‌ی لیدونکا وکادلو (Lidunka Vočadlo) از کالج لندن انگلستان، این سوال بسیار چالش‌برانگیز و دشوار است و ذهن دانشمندان را مدت‌ها به خود مشغول کرده بود. نمی‌توان در هسته‌ی زمین یک دماسنج قرار داد. تنها راه ممکن ایجاد فشار شبیه‌سازی شده‌ی آن ناحیه در آزمایشگاه است.

در سال ۲۰۱۳، تیمی از محققان فرانسوی خوب ترین تخمین را تا به امروز پیشنهاد کردند. آنها آهن خالص را در معرض فشاری معادل (کمی بیش از) نصف فشار اتم گذاشتند. سپس نتیجه گرفتند که نقطه‌ی ذوب آهن خالص در دمای اتم حدود ۶۲۳۰ درجه‌ی سلسیوس است. حضور دیگر مواد در اتم می‌تواند دمای نقطه‌ی ذوب را کمی کم کند و تقریبا به ۶۰۰۰ درجه‌ی سلسیوس برساند. با این حال، هنوز هم اتم دمایی نزدیک به دمای سطح خورشید دارد.

به لطف گرمای تشکیل دهنده‌ی این سیاره، اتم همچنان داغ باقی مانده است. عوامل دیگری مانند اصطکاک مواد پرپشت اطراف آن و فروپاشی عناصر رادیواکتیو هم به حفظ این حرارت مدد می‌کنند. با این حال، در هر یک میلیارد سال، دمای اتم ۱۰۰ درجه‌ی سلسیوس کاهش پیدا می‌کند.

تصویر و عکس شماره ۱۰ ⇩ تصویر و عکس در مرکز زمین چه خبر است؟

آگاهی داشتن دمای اتم از آن جهت مفید است که بر سرعت امواج ارتعاشی گذرنده در آن تاثیر می‌گذارد. امواج P به طور غیرمنتظره‌ای سرعت آهسته‌ای در عبور از اتم دارند. به طوری که این سرعت آهسته‌تر از حالتی است که تمام اتم، آهن خالص باشد.

وکادلو در این خصوص می‌گوید:

سرعت امواجی که زلزله‌شناسان اندازه‌گیری می‌کنند به شکل قابل توجهی کم‌تر از مقادیر تجربی است که در آزمایش‌ها یا محاسبات کامپیوتری به دست می‌آوریم. هنوز علت این موضوع مشخص نشده است.

این حقیقت نشان می‌دهد که پای مواد دیگری در میان است. یک حدس خوب می‌تواند نیکل باشد. اما دانشمندان با بررسی امواج لرزه‌ای عبوری از آلیاژ آهن – نیکل چنین فرضی را رد کردند.

تصویر و عکس شماره ۱۱ ⇩ تصویر و عکس در مرکز زمین چه خبر است؟

وکادلو و همکارانش در حال بررسی حضور دیگر مواد مانند گوگرد و سیلیکون هستند. تاکنون هیچ‌کس کامیاب نشده است که مخلوط شیمیایی قابل قبولی برای هسته‌ی درونی سفارش کند.

وکادلو در تلاش است تا مواد شیمیایی هسته‌ی درونی را به مدد کامپیوتر شبیه‌سازی کند. او امیدوار است که به اطلاعاتی مانند مخلوط مواد، دما و فشار دست یابد تا با مقدار کاهش سرعت امواج در عبور از اتم هم‌خوانی داشته باشند.

او می‌گوید:

کلید این راز می‌تواند در نقطه‌ی ذوب هسته‌ی درونی نهفته باشد. چرا که فواید دقیق این مواد امکان می دارد در حالت مجزا کاملا فرق داشته باشد.

تصویر و عکس شماره ۱۲ ⇩ تصویر و عکس در مرکز زمین چه خبر است؟

معماهای زیادی در رابطه با هسته‌ی زمین وجود دارند که هنوز حل نشده‌اند. با وجود اینکه حفر کردن تا اعماق زمین غیرممکن است، باز هم دانشمندان کامیاب شده‌اند تا برآورد قابل قبولی از اتفاقات ممکن در هزاران کیلومتر زیر پای ما داشته باشند.

به گزارش زومیت،فرآیندهای پنهانی زیادی در اعماق زمین شکل می‌گیرند که در زندگی روزانه‌ی ما نقش می دارند. برای مثال، میدان قوی مغناطیسی زمین به لطف هسته‌ی نسبتا مذاب آن است. حرکت آهسته و پیوسته‌ی آهن مذاب باعث ایجاد جریان الکتریسیته در داخل زمین می‌شود و همین امر یک میدان مغناطیسی در فضای دورتر فراهم می‌کند. میدان مغناطیسی در برابر اشعه‌های مضر خورشید از ما محافظت می‌کند. اگه هسته‌ی زمین به شکل فعلی عدم، میدان مغناطیسی هم در کار عدم و با انواع و اقسام معضلات دست به گریبان بودیم.

در نهایت، هر چندین که هیچ یک از ما هسته‌ی زمین را ندیده‌ایم، اما خوب است که از وجود آن باخبر باشیم.

****همچنين مي توانيد براي مشاهده مطالب مرتبط به بالای مطلب رجوع کنيد****

نگارش از: سرافراز ث.

نجوم و فضا در بخش دانش و فناوری سايت سرزه

بیت انتخابی از دیوان حافظ :

تو پيک خلوت رازی و ديده بر سر راهت
««« »»»
به مردمی نه به فرمان چنان بران که تو دانی

در مرکز زمین چه می گذرد؟ (۱۲ عکس)

TT / 240 — TP / 13%

با دیگران به اشتراک بگذارید

[ منبع این خبر سایت سرزه می باشد. ]

در صورتی که در خبر منتشر شده تخلفی مشاهده میکنید و یا نیاز به ارتباط با مسئول سایت جوونی | جدیدترین اخبار روز ایران و دنیا دارید روی این قسمت کلیک کنید.

گزارش تخلف

تمامی مطالب از سایت های مجاز فارسی و ایرانی تهیه و جمع آوری شده است، در صورت وجود هرگونه مشکل از طریق صفحه گزارش تخلف اطلاع دهید.

تبلیغات

جدیدترین اخبار منتشر شده

تبلیغات

دانلود سریال خارجی

دانلود فیلم ایرانی

دانلود فیلم خارجی

دانلود فیلم و سریال