درس الجيولوجيون عن كثب “فقاعتين” غريبتين وُجدتا في أعماق الأرض

باطن الأرض ليست طبقات موحدة. في الطبقة الوسطى السميكة توجد فقاعات عميقة من مادتين حراريتين كيميائيتين هائلتين.

حتى الآن ، لا يعرف العلماء حتى الآن من أين أتى هذان الهيكلان العملاقان أو سبب اختلاف ارتفاعاتهما ، لكن نموذجًا جيوديناميكيًا جديدًا توصل إلى إجابة محتملة لهذا اللغز الأخير.

تقع هذه الخزانات المخفية على جوانب متقابلة من العالم ، وعندما يتم فحصها من خلال الانتشار العميق للموجات الزلزالية ، تكون الفقاعة الموجودة أسفل القارة الأفريقية أكبر بمرتين من تلك الموجودة تحت المحيط الهادئ.

بعد توجيه مئات عمليات المحاكاة ، يعتقد مؤلفو الدراسة الجديدة أن الفقاعة تحت القارة الأفريقية أقل كثافة وأقل استقرارًا من المحيط الهادئ ، وهذا هو سبب ارتفاعها.

“لقد وجدت حساباتنا أن الحجم الأولي للفقاعات لا يؤثر على ارتفاعها.” يشرح جيان يوان ، الجغرافي في جامعة ولاية أريزونا.

“غالبًا ما يتم التحكم في ارتفاع الفقاعات من خلال مدى كثافتها ولزوجة الطبقة المحيطة.”

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

إحدى الطبقات الرئيسية داخل الأرض هي طبقة من صخور السيليكات التي تقع بين مركز كوكبنا وقشرته ، وهي طبقة دافئة ومحدبة قليلاً تسمى القشرة. عندما يكون الوشاح صلبًا في الغالب ، فإنه يعمل مثل القطران على المدى الطويل.

بمرور الوقت ، يُعتقد أن أعمدة الصهارة الساخنة ترتفع تدريجياً عبر القشرة وتساهم في النشاط البركاني على سطح الكوكب.

إن فهم ما يحدث في الوشاح هو مسعى مهم في الجغرافيا.

تم اكتشاف فقاعات المحيط الهادئ والأفريقية لأول مرة في الثمانينيات. من الناحية العلمية ، هذه تسمى “سوبر بلومز” مقاطعات كبيرة منخفضة السرعة (LLSVPs).

مقارنةً بـ Pacific LLSVP ، فإن LLSVP الأفريقي في الدراسة الحالية يمتد لنحو 1000 كيلومتر (621 ميل) ، مما يدعم التقديرات السابقة.

يشير هذا الاختلاف الواسع في الارتفاع إلى أن هاتين الفقاعتين لهما مجموعات مختلفة. ومع ذلك ، ليس من الواضح كيف يؤثر ذلك على الغلاف المحيط.

قد يفسر انخفاض استقرار الكومة الأفريقية ، على سبيل المثال ، سبب وجود مثل هذه البراكين الشديدة في بعض أجزاء القارة. يمكن أن يؤثر أيضًا على حركة الصفائح التكتونية العائمة في الوشاح.

تمتد العينات السيزمية الأخرى لمسافة تصل إلى 1500 كيلومتر من المركز الخارجي الأفريقي LLSVP ، بينما يصل المحيط الهادئ LLSVP إلى ارتفاع أقصى يبلغ 800 كيلومتر.

في التجارب المعملية التي تحاول نسخ باطن الأرض ، تتأرجح أكوام إفريقيا والمحيط الهادئ لأعلى ولأسفل عبر الوشاح.

يدعم مؤلفو الدراسة الحالية تفسيرهم بأن LLSVP الأفريقي ربما يكون غير مستقر وأنه قد ينتقل إلى Pacific LLSVP ، على الرغم من أن نماذجهم لا تفعل ذلك.

يمكن تفسير مجموعات مختلفة من المحيط الهادئ والأفريقي LLSVPs من خلال أصلهم. لا يزال العلماء لا يعرفون من أين أتت هذه الفقاعات ، لكن هناك نظريتان رئيسيتان.

واحد مصنوع من أكوام الصفائح التكتونية المنخفضةالانزلاق إلى الوشاح ، والسخونة الزائدة ، والسقوط التدريجي للأسفل ، مما يساهم في تكوين الفقاعة.

نظرية أخرى هي الفقاعات بقايا الصراع القديم بين الأرض والكوكب الأصلي ثيا الذي أعطى قمرنا.

النظريات ليست حصرية لبعضها البعض. على سبيل المثال ، ربما يكون ثيا قد ساهم بشكل أكبر في تكوين الفقاعة ؛ قد يكون هذا جزءًا من سبب اختلافهما كثيرًا اليوم.

“يوفر الجمع بين تحليل النتائج الزلزالية والنمذجة الجيوديناميكية رؤى جديدة حول طبيعة أكبر هياكل الأرض في الداخل العميق وتفاعلها مع القشرة المحيطة.” يقول يوان.

“هذا العمل له آثار طويلة المدى للعلماء الذين يحاولون فهم الحالة الحالية للعالم وتطور بنية الوشاح العميق وطبيعة الحمل الحراري في الوشاح.”

تم نشر الدراسة علوم الأرض الطبيعية.