رحله لمركز الأرض

أول تجربة من نوعها تستخدم خلية سندان الماس لمحاكاة لب الأرض

مركز الأرض من المناطق الصهارة التي تُعيد بناء جميع المواد الموجودة بها بسبب درجه الحرارة العالية التي تصل إلى 6 آلف درجة مؤية.

وبسبب تلك الحرارة العالية التي تُقارب درجة حرارة سطح الشمس، فإن العلماء لا يُمكنهم الوصول إلى المناطق العميقة في الأرض ولا يستطيعون دراسة الجوف العميق بالشكل الكافي الذي يُشبع فضول المعرفة لديهم.

لذلك كان السعي في اتجاه جلب الظروف الداخلية للأرض وإيجادها على السطح، وبالفعل كان ذلك من خلال أول تجربة من نوعها يُستخدم فيها الإنسان سندان الماس لمحاكاة لُب الارض بشكل كامل.

مركز الارض في الروايات

يأخذنا الروائي الفرنسي “جول فيرنعام 1864 في جولة إلى مركز الأرض يكون فيها المستكشفين في رحلة خيالية إلى قلب الأرض، ثم يجدون كهفاً مجوفاً ضخماً به بيئات وآثار لما قبل التاريخ، حيث الديناصورات والزواحف العملاقة.

لقد وصلوا إلى هُناك بفضل آلة حفر تشبه إلى حدٍ ما الدبابة، والتي تتنقل بين الصخور وتتوغل في البراكين المُمتعة.

ولكن لا داعي للقول بانها بعيدة كل البعد عن الواقع الحالي لأن الباحثون يستكشفون الأرض باستعمال تقنيات وأدوات كثيرة يصحبها إجراءات أمنية مكثفة على السطح دون الدخول إلى جوف الأرض.

كيف فعلوها؟رحله لمركز الأرض

إن جهاز مراقبه الزلازل الذي يقيس كيفية انتقال الموجات الزلزالية عبر الكوكب له دور كبير في رسم بعض الترتيبات والطبقات الهيكلية الكبيرة داخل الأرض، وبفضل ذلك كان معروفاً منذ فترة طويلة أنه في قلب الأرض يوجد منطقة صلبه مُحاطه بسائل أقل كثافة يُسمى اللب الخارجي.

لأول مرة، أظهرت التجارب، مع الكثير من المُحاكاة، بعض التفاصيل حول هذا اللب الخارجي والتي لم يكن من الممكن الحصول عليها في السابق كما تشمل الكثير من التفاصيل الرائعة حول كوكبنا.

لاحظ أحد الأساتذة القائمين على مشروع ياسوهيرو كوياما” في مدينة كوشيما باليابان، والمُختص بعلوم الأرض والكواكب، أن إعادة بناء الظروف الموجودة في مركز الأرض وخلقها في المُختبر على السطح ليست سهلة، بل تكاد تكون مستحيلة.

ولكن بعد ذلك استخدم الباحثين سندان وقطع الماس لضغط عينة من الحديد السائل المُعرضة للحرارة الشديدة كتجربة لتهيئة الظروف المماثلة، ولكن الأمر أكثر من مجرد تهيئة الظروف فقط.

لأننا بحاجة للحفاظ على الظروف من ضغط عالي ودرجه حرارة تقارب درجة حراراه سطح الشمس لفترة كافية لاتخاذ قياساتنا وإجراء الدراسات عليها، وكان ذلك هو التحدي الحقيقي.

بالتأكيد كان من الصعب قياس كثافة الصخور من خلال مُقارنة عينة سائلة بعينة صلبة أخرى حيث تستغرق الأجهزة التقليدية وقتاً أطول للقيام بذلك.

ولكن مع أجهزة وبيئة اختبار فريدة جُهزت على مدار عامين، فإن الأمر يتمحور حول سندان وقطع الماس، لأنه يجعل الباحثين يُحافظون على عينات الصخور سائله بما يكفي لفترة يُمكن خلالها جمع البيانات المطلوبة باستخدام مصدر للأشعة السينية عالي التركيز لفحص العينة وقياس كثافتها.

باطن الأرض على سطح الكوكب

في محاولة لفحص الظروف الموجودة في اللب الخارجي المُنصهر للأرض، حدد الباحثون بنجاح كثافة الحديد السائل وسرعة انتشار الصوت خلاله عند ضغوط عالية.

وقد حققوا ذلك باستخدام سندان ماسي مع الكثير من العينات وقياسات الأشعة السينية المتطورة، وتؤكد النتائج التي توصلوا إليها أن اللب الخارجي المنصهر أقل كثافة من الحديد السائل.

وأوضح بعض القائمين على تلك التجارب، أنهم وجدوا أن كثافة الحديد السائل التي عملوا عليها تكاد تكون مُقاربه من الحديد الموجود في النواة الخارجية للأرض، حيث الضغط يقارب 10 أطنان لكل متر مكعب ودرجة حرارة تتجاوز 4350 كلفن.

مع العلم أن درجة حرارة غرفتك تقارب 273 كلفن، لذا فالأمر يُعتبر إنجاز باهر في تخليق ظروف مشابه لباطن الأرض في المعمل، كما أن تلك التجارب كانت أكثر سخونة من غرفتك بأكثر من 16 مرة وأكثر كثافة من الماء بـمقدار 10 مرات.

ماذا بعد ذلك؟

عند التعمق في القياسات الجديدة، فتبدو كثافة اللب الخارجي أقل بحوالي 8% من الحديد السائل النقي.

والاقتراح هنا هو: أن هناك عناصر أخف بكثير من الحديد في اللب الخارجي المنصهر والتي لم يتم تحديدها أو التعرف عليها حتى الآن.

يُمكن لهذا البحث مُساعدة الآخرين في سعيهم للكشف عن أسرار لا يمكن الحصول عليها من أعماق الأرض، فمن المُهم التدقيق في كل التفاصيل لفهم المزيد، ليس فقط حول قلب الأرض، ولكن أيضاً حول تكوين الكواكب الأخرى وسلوكها.

من المُهم ملاحظة أن المعدات المُعقدة لم تكن فقط هي المساعد لهؤلاء الباحثين في العثور على هذه المعلومات الجديدة، ولكن أيضاً الدمج بين الرياضيات وأساليب الخوارزميات التحليلية كان له دور عميق في الوصول لنتائج حيادية.

تفاءل الكثير من العلماء حول نتائج هذا البحث حيث فوجئ الكثير بمدى فعالية ذلك النهج وكما نأمل أن يؤدي الأمر إلى فهم أعمق للعالم الموجود تحت أقدامنا.

المراجع

الأسئلة المُتَدَاوَلة

جهاز يقوم بتركيز الضغوط الكبيرة التي تصل إلى 770 جيجا باسكال بمعدل أكبر من الضغوط الناتجة في مركز الأرض بسبب طبقات الصخور، وله دور بارز في تجارب الجيولوجيا واستكشاف قلب للأرض.

اترك تعليقًا

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

انتقل إلى أعلى