اللب الخارجي للأرض غني بالسيلكون
مصر: ايهاب محمد زايد
يمكن أن يكون هناك “ ثلج ” غني بالسيليكون يتحرك لأعلى في اللب الخارجي للأرض
من خلال الاستماع إلى صدى الزلازل التي تقفز داخل كوكبنا ، يمكننا أن نخمن جيدًا ما بداخل الأرض دون تقطيعها. لسوء الحظ ، غالبًا ما تحتوي الموجات الزلزالية على تناقضات لم يفهمها العلماء تمامًا بعد.
يحدث أحد مصادر التباين في جيوب من المواد منخفضة الكثافة على بعد حوالي 3000 كيلومتر (أقل بقليل من 1900 ميل) تحت السطح ، بين اللب الخارجي لسبائك الحديد السائل والعباءة.
تقترح دراسة جديدة أن “ثلج” غني بالسيليكون يرتفع من اللب الخارجي يمكن أن يساعد في تفسير بعض الحالات الشاذة في الملاحظات. نظرًا لأن السيليكون سيجعل الجسيمات أخف من الحديد السائل المحيط ، يمكن للمادة أن تتدفق نحو الوشاح وتستقر في الانجرافات التي تتسبب في تشويه الموجات الصوتية بطرق غير متوقعة.
كيف يتشكل “الثلج” الغني بالسيليكون. (جامعة ولاية أريزونا)
يقول عالم الجيولوجيا Suyu Fu من جامعة طوكيو في اليابان: “إذا كان السيليكون والهيدروجين هما العنصران الرئيسيان للضوء في اللب الخارجي مع الوفرة المناسبة ، فيمكن أن يحدث مثل هذا الثلج المتصاعد الغني بالسيليكون”.
لاختبار ذلك ، أعاد الفريق إنشاء الظروف داخل اللب الخارجي للأرض في المختبر. تم تحميل سبيكة من الحديد والسيليكون داخل غاز الهيدروجين والأرجون قبل أن يتم ضغطها بشدة داخل خلية سندان ماسي.
غالبًا ما يستخدم الجيولوجيون هذه الأجهزة لتحقيق مستويات ضغط مماثلة لتلك الموجودة داخل الكواكب مثل كوكبنا. يتم ضغط العينات عن طريق القوة الميكانيكية بين ماسين (ومن هنا جاءت التسمية) ودراستها من أجل التغييرات.
في هذه الحالة تم تسخين العينة باستخدام الليزر ومراقبتها بالأشعة السينية. تمكن العلماء من التغلب على مشكلة في التجارب السابقة حيث تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى انتشار الهيدروجين المحتوي على سبيكة الحديد في الماس.
يقول عالم الجيولوجيا سانغ هيون دان شيم ، من جامعة ولاية أريزونا: “طور فريقنا طريقة جديدة حيث يتم خلط الهيدروجين مع الأرجون في خلايا سندان الماس”.
“لا يتفاعل الأرجون مع العينة ولكنه يمنع انتشار الهيدروجين في سندان الماس ، مما يمكننا من تحقيق الظروف القاسية في المختبر.”
في ظل ظروف الضغط ودرجة الحرارة المماثلة لللب الخارجي للأرض ، وجد الباحثون أن “ ثلج ” بلوري غني بالسيليكون يمكن أن يتشكل ويرتفع عبر الحديد السائل الأكثر كثافة ليتراكم عند حدود الوشاح واللب الخارجي ، مما قد يتسبب في حدوث بعض الشذوذ الذي لاحظه العلماء أثناء مسحهم لأعمق أجزاء الكوكب.
بينما قد تعتقد أنه لا شيء من هذا يهمنا كثيرًا على سطح الأرض ، فإن حركة اللب الخارجي تدفع المجال المغناطيسي لكوكبنا ، والذي بدوره يحمينا من تأثيرات التآكل للفضاء الخارجي والطقس الشمسي.
إن اكتساب فهم أفضل لما يوجد في اللب الخارجي ، وكيف يتحرك ، وكيف يمكن أن يؤثر ذلك على تفاعله مع الوشاح ، أمر بالغ الأهمية في التنبؤ بكيفية استمرار المجال المغناطيسي للأرض في العمل في المستقبل.
يقول شيم: “تم العثور على تبلور السبائك الغنية بالسيليكون خلال تجاربنا في أيام الشتاء الثلجية في شيكاغو أثناء الوباء”.
“من المثير للاهتمام أن سلوك التبلور هذا يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع الثلج الغني بالسيليكون في اللب الخارجي.”
نُشر البحث في مجلة Nature
