الزلازل العميقة تكشف أسرار وشاح الأرض

تستخدم الدراسة زلزالًا بعمق 350 ميلًا لإجراء قياسات بعيدة المنال لطبقات الأرض

تشير دراسة جديدة أجراها عالم من جامعة شيكاغو إلى أنه قد تكون هناك طبقة من الصخور السائلة بشكل مدهش تدق الأرض ، في قاع الوشاح العلوي.

تم التوصل إلى هذا الاكتشاف عن طريق قياس الحركة المتبقية التي سجلتها أجهزة استشعار GPS على الجزر في أعقاب زلزال عميق في المحيط الهادئ بالقرب من فيجي، وتُظهر الدراسة، التي نُشرت في 22 فبراير في مجلة Nature، طريقة جديدة لقياس سيولة وشاح الأرض.

قالت سون يونج بارك، عالمة الجيوفيزياء بجامعة شيكاغو والمؤلف الرئيسي للدراسة، “على الرغم من أن الوشاح يشكل الجزء الأكبر من الأرض، فلا يزال هناك الكثير مما لا نعرفه عنه”. “نعتقد أن هناك الكثير الذي يمكننا تعلمه من خلال استخدام هذه الزلازل العميقة كوسيلة للتحقيق في هذه الأسئلة.”

ألغاز الوشاح

ما زلنا نعرف القليل بشكل مفاجئ عن الأرض تحت أقدامنا.

أبعد ما استطاع أي شخص أن يحفره هو حوالي سبعة أميال ونصف قبل أن تذوب الحرارة المتزايدة المثقاب حرفيًا، وبالتالي كان على العلماء استخدام أدلة مثل كيفية تحرك الموجات الزلزالية لاستنتاج الطبقات المختلفة التي يتكون منها الكوكب، بما في ذلك القشرة والوشاح واللب.

الشيء الوحيد الذي أحبط العلماء هو القياس الدقيق لمدى لزوجة طبقة الوشاح.

الوشاح هو الطبقة الموجودة أسفل القشرة المصنوعة من الصخور، ولكن في درجات الحرارة الشديدة والضغط عند هذا العمق، تصبح الصخور في الواقع لزجة، وتتدفق ببطء شديد مثل العسل أو القطران.

أوضحت بارك: “نريد أن نعرف بالضبط مدى سرعة تدفق الوشاح لأن ذلك يؤثر على تطور الأرض بأكملها – فهو يؤثر على مقدار الحرارة التي يحتفظ بها الكوكب طوال المدة، وكيف يتم تدوير مواد الأرض بمرور الوقت”.

لكن فهمنا الحالي محدود للغاية ويتضمن الكثير من الافتراضات.

اعتقدت بارك أنه قد تكون هناك طريقة فريدة لقياس خصائص الوشاح من خلال دراسة آثار الزلازل العميقة جدًا.

معظم الزلازل التي نسمع عنها في الأخبار ضحلة نسبيًا، تنشأ في أعلى قشرة للأرض، لكن في بعض الأحيان، هناك زلازل تنشأ في أعماق الأرض، نزولاً إلى 450 ميلاً تحت السطح.

لم تتم دراسة هذه الزلازل جيدًا مثل الزلازل السطحية، لأنها ليست مدمرة للمستوطنات البشرية، ولكن نظرًا لأنهم وصلوا إلى الوشاح، اعتقدت بارك أنهم قد يقدمون طريقة لفهم سلوكه.

نظرت بارك وزملائها في زلزال معين وقع قبالة سواحل فيجي في عام 2018. وبلغت قوته 8.2 درجة، لكنه كان عميقًا للغاية،على عمق 350 ميلاً، لدرجة أنه لم يتسبب في أي أضرار أو وفيات كبيرة.

ومع ذلك، عندما حلل العلماء بعناية البيانات من أجهزة استشعار GPS في العديد من الجزر القريبة، وجدوا أن الأرض استمرت في التحرك بعد انتهاء الزلزال.

وكشفت البيانات أنه في الأشهر التي أعقبت الزلزال، أن الأرض كانت لا تزال تتحرك، وتستقر في أعقاب الاضطراب.

حتى بعد سنوات، لا تزال تونغا تتحرك ببطء بمعدل سنتيمتر واحد في السنة.

قالت بارك: “يمكنك التفكير في الأمر على أنه جرة عسل تعود ببطء إلى المستوى بعد أن تغمس ملعقة فيها، إلا أن هذا يستغرق سنوات بدلاً من دقائق”.

هذه هي الملاحظة الأولى الثابتة للتشوه بعد الزلازل العميقة؛ وقد لوحظت هذه الظاهرة من قبل بالنسبة للزلازل الضحلة، لكن الخبراء اعتقدوا أن التأثير سيكون صغيرًا جدًا بحيث لا يمكن ملاحظته بالنسبة للزلازل العميقة.

استخدمت بارك وزملاؤها هذه الملاحظة لاستنتاج لزوجة الوشاح.

من خلال فحص كيفية تشوه الأرض بمرور الوقت، ووجدوا دليلاً على وجود طبقة يبلغ سمكها حوالي 50 ميلاً وهي أقل لزوجة (أي “جريان”) من بقية الوشاح، وتقع في الجزء السفلي من طبقة الوشاح العلوين ويعتقدون أن هذه الطبقة قد تمتد حول العالم بأسره.

يمكن أن تفسر هذه الطبقة منخفضة اللزوجة بعض الملاحظات الأخرى لعلماء الزلازل التي اقترحت وجود ألواح “راكدة” من الصخور لا تتحرك كثيرًا، وتقع حول نفس العمق في الجزء السفلي من الوشاح العلوي.

قالت بارك: “كان من الصعب إعادة إنتاج هذه الميزات بالنماذج، لكن الطبقة الضعيفة الموجودة في هذه الدراسة تجعل من السهل القيام بذلك”.

كما أن لها آثارًا على كيفية نقل الأرض للحرارة ودوراتها وخلطها بين القشرة واللب والوشاح بمرور الوقت.

قالت بارك: “نحن متحمسون حقًا”. “هناك الكثير لاكتشافه باستخدام هذه التقنية.”

المصدر: ScienceDaily