حلل الجيولوجيون عن كثب اثنين من “النقطتين” الغريبتين اللتين تم اكتشافهما في أعماق الأرض

باطن الأرض ليس كومة موحدة من الطبقات. في عمق الطبقة الوسطى السميكة توجد نقطتان هائلتان من المواد الحرارية الكيميائية.

حتى يومنا هذا ، لا يزال العلماء لا يعرفون من أين أتى كل من هذه الهياكل الضخمة أو سبب اختلاف هذه الارتفاعات ، ولكن مجموعة جديدة من النماذج الجيوديناميكية قد هبطت على إجابة محتملة لهذا اللغز الأخير.

تقع هذه الخزانات المخفية على جوانب متقابلة من العالم ، واستنادا إلى الانتشار العميق للموجات الزلزالية ، فإن النقطة الموجودة تحت القارة الأفريقية هي أكثر من ضعف ارتفاع تلك الموجودة تحت المحيط الهادئ.

بعد إجراء المئات من عمليات المحاكاة ، يعتقد مؤلفو الدراسة الجديدة أن النقطة الموجودة تحت القارة الأفريقية أقل كثافة وأقل استقرارًا من نظيرتها في المحيط الهادئ ، وهذا هو سبب ارتفاعها كثيرًا.

“وجدت حساباتنا أن الحجم الأولي للنقط لا يؤثر على ارتفاعها ،” يشرح عالم الجيولوجيا تشيان يوان من جامعة ولاية أريزونا.

“يتم التحكم في ارتفاع النقط في الغالب من خلال مدى كثافتها ولزوجة الوشاح المحيط.”

عرض ثلاثي الأبعاد للنقطة في عباءة الأرض أسفل إفريقيا. (مينجمينج لي / جامعة ولاية أريزونا)

إحدى الطبقات الرئيسية داخل الأرض هي الفوضى الساخنة والقليلة اللزجة المعروفة باسم الوشاح ، وهي طبقة من صخور السيليكات تقع بين قلب كوكبنا وقشرته. في حين أن الوشاح صلب في الغالب ، إلا أنه يتصرف نوع من القطران على نطاقات زمنية أطول.

بمرور الوقت ، ترتفع أعمدة صخور الصهارة الساخنة تدريجياً عبر الوشاح ويُعتقد أنها تساهم في النشاط البركاني على سطح الكوكب.

وبالتالي فإن فهم ما يحدث في الوشاح هو مسعى مهم في الجيولوجيا.

اكتُشفت نقطتا المحيط الهادئ والأفريقية لأول مرة في ثمانينيات القرن الماضي. من الناحية العلمية ، تُعرف هذه “الأعمدة الفائقة” باسم مقاطعات كبيرة ذات سرعة قص منخفضة (LLSVPs).

مقارنةً بـ Pacific LLSVP ، وجدت الدراسة الحالية أن LLSVP الأفريقي يمتد حوالي 1000 كيلومتر أعلى (621 ميلاً) ، مما يدعم التقديرات السابقة.

يشير هذا الاختلاف الشاسع في الارتفاع إلى أن كلا النقطتين لهما تركيبات مختلفة. كيف يؤثر هذا على الوشاح المحيط ، ومع ذلك ، فمن غير الواضح.

ربما يمكن للطبيعة الأقل استقرارًا للأكوام الأفريقية ، على سبيل المثال ، أن تفسر سبب وجود مثل هذا النشاط البركاني الشديد في بعض مناطق القارة. يمكن أن تؤثر أيضًا على حركة الصفائح التكتونية ، التي تطفو على الوشاح.

وجدت نماذج زلزالية أخرى أن LLSVP الأفريقي يمتد حتى 1500 كيلومتر فوق اللب الخارجي ، بينما يصل ارتفاع Pacific LLSVP إلى 800 كيلومتر كحد أقصى.

في التجارب المعملية التي تسعى إلى استنساخ باطن الأرض ، يبدو أن كل من أكوام إفريقيا والمحيط الهادئ تتأرجح لأعلى ولأسفل عبر الوشاح.

يقول مؤلفو الدراسة الحالية إن هذا يدعم تفسيرهم بأن LLSVP الأفريقي ربما يكون غير مستقر ، ويمكن أن ينطبق الشيء نفسه على Pacific LLSVP ، على الرغم من أن نماذجهم لم تظهر ذلك.

يمكن أيضًا تفسير التركيبات المختلفة للمحيط الهادئ والأفريقي LLSVPs من خلال أصولها. لا يزال العلماء لا يعرفون من أين أتت هذه النقط ، ولكن هناك نظريتان رئيسيتان.

واحد هو أن أكوام مصنوعة من الصفائح التكتونية المندمجة، التي تنزلق إلى الوشاح ، يتم تسخينها بشكل كبير وتسقط تدريجيًا إلى أسفل ، مما يساهم في تكوين النقطة.

نظرية أخرى هي أن النقط من مخلفات الاصطدام القديم بين الأرض والكوكب الأولي ثيا ، الذي أعطانا قمرنا.

النظريات ليست متبادلة أيضًا. على سبيل المثال ، ربما ساهمت ثيا أكثر في نقطة واحدة ؛ قد يكون هذا جزءًا من سبب اختلاف مظهرهما اليوم.

“توفر مجموعتنا المكونة من تحليل النتائج الزلزالية والنمذجة الجيوديناميكية رؤى جديدة حول طبيعة أكبر هياكل الأرض في الداخل العميق وتفاعلها مع الوشاح المحيط بها ،” يقول يوان.

“هذا العمل له آثار بعيدة المدى للعلماء الذين يحاولون فهم الوضع الحالي وتطور بنية الوشاح العميق ، وطبيعة الحمل الحراري في الوشاح.”

تم نشر الدراسة في علوم الأرض الطبيعية.