X بستن تبلیغات
X بستن تبلیغات
header
متن مورد نظر

درون زمین

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

درون زمین

تحولات عمیق به وجود آمده در شناخت پدیده هایى که در لایه هاى تقریباً سطحى زمین رخ مى دهند و اصطلاحاً تکتونیک صفحه اى (Plate tectonics) نام دارند شایان توجه بوده است. این تحولات که معمولاً از آن به عنوان انقلابى در عرصه زمین شناسى (Geology) یاد مى شود نقش چشمگیرى در شکوفایى این عرصه از علوم طبیعى طى دهه هاى اخیر داشته است. اما این مورد ظاهراً با مورد دیگرى که از قضا ربط چندانى نیز به یکدیگر ندارند شباهت هایى دارد. فردى کاملاً عادى را در نظر بگیرید که در طول عمر خود بارها روبه روى ساعت معروف Big Ben (در لندن پایتخت انگلیس) ایستاده و از نزدیک با نحوه چرخش ظاهرى عقربه هاى آن آشنا شده است. آیا چنین فردى اصولاً مى تواند ادعا کند که تنها با نگاه دقیق به حرکت عقربه ها و صفحات بسیار بزرگ این ساعت توانسته است به پیچیدگى ها و رموز عملکرد واقعى آن که (پشت پرده نهان است) پى ببرد؟ البته خیر. وضعیت دانش امروزى بشر پیرامون تحولاتى که در لایه هاى عمیق تر زمین رخ مى دهند

درون زمین

تحولات عمیق به وجود آمده در شناخت پدیده هایى که در لایه هاى تقریباً سطحى زمین رخ مى دهند و اصطلاحاً تکتونیک صفحه اى (Plate tectonics) نام دارند شایان توجه بوده است. این تحولات که معمولاً از آن به عنوان انقلابى در عرصه زمین شناسى (Geology) یاد مى شود نقش چشمگیرى در شکوفایى این عرصه از علوم طبیعى طى دهه هاى اخیر داشته است. اما این مورد ظاهراً با مورد دیگرى که از قضا ربط چندانى نیز به یکدیگر ندارند شباهت هایى دارد. فردى کاملاً عادى را در نظر بگیرید که در طول عمر خود بارها روبه روى ساعت معروف Big Ben (در لندن پایتخت انگلیس) ایستاده و از نزدیک با نحوه چرخش ظاهرى عقربه هاى آن آشنا شده است. آیا چنین فردى اصولاً مى تواند ادعا کند که تنها با نگاه دقیق به حرکت عقربه ها و صفحات بسیار بزرگ این ساعت توانسته است به پیچیدگى ها و رموز عملکرد واقعى آن که (پشت پرده نهان است) پى ببرد؟ البته خیر. وضعیت دانش امروزى بشر پیرامون تحولاتى که در لایه هاى عمیق تر زمین رخ مى دهند نیز اینگونه است. اگر قرار باشد که با پى بردن به بخشى از حقایق مربوط به لایه هاى سطحى (که معمولاً به لایه هاى چینش یافته تا عمق ۱۰۰ کیلومترى زمین اطلاق مى شود) مدعى شناخت دقیق ویژگى هاى همه لایه ها شویم یقیناً اشتباه کرده ایم. آن ۶۳۰۰ کیلومتر باقى مانده از جنس سنگ و آهن که زیر صفحات تکتونیکى خوابیده است جلوه تکامل یافته اى از نحوه عملکرد یک موتور حرارتى غول پیکر (کره زمین) را به نمایش مى گذارد.

 «صفحات تکتونیکى» که در نزدیکى هاى سطح زمین واقع شده اند نقش همان عقربه هاى متحرکى را ایفا مى کنند که عملاً صورت ظاهرى کارکرد پیچیده یک ساعت فوق العاده بزرگ را نشان مى دهند: عقربه هایى که از فواصل و زاویه هاى مختلف قابل رؤیت بوده، اما زبان گویایى در مورد پیچیدگى هاى ناپیداى عملکرد خود ندارند. زمین شناسان معاصر توانسته اند با بهره گیرى از اطلاعات جمع آورى شده توسط همقطاران خود در عرصه «تکتونیک صفحه اى» به تصویر بسیار ساده اى از آرایش لایه هاى عمقى زمین دسترسى پیدا کنند. زمین از دیدگاه آنان همانند یک «پیاز» است. متخصصان با عبور دادن امواج ارتعاشى در اعماق زمین، به این نتیجه رسیده اند که زیر پوسته شکننده صفحه ها لایه اى به ضخامت ۲۸۰۰ کیلومتر از سنگ قرار گرفته که زیر آن نیز لایه دیگرى به ضخامت ۳۴۷۰ کیلومتر از آهن مذاب (و در مرکز، آهن جامد) قرار گرفته است. لایه سطحى تر زمین جبه (Mantle) خود به دو لایه جزیى تر که مرز آن را عمق ۶۷۰ کیلومترى زمین مشخص مى سازد تقسیم مى شود. لایه دیگرى نیز به ضخامت ۲۰۰ کیلومتر زیر جبه به عنوان یک لایه فرعى مورد اشاره قرار مى گیرد. پس از بروز تحولات عظیم در عرصه شناخت لایه هاى سطحى تر زمین یا همان تکتونیک هاى صفحه اى عملاً «مدل پیاز» طرفداران بیشترى را در مجامع علمى و دانشگاهى به خود جلب کرد. تصویر غالب پیرامون فعالیت هاى درونى زمین، این سیاره را به سه لایه کلى تقسیم کرد: عمق ۶۷۰ کیلومترى به عنوان مرز دو لایه بالایى (همان طورى که در بالا نیز به آن اشاره شد) و مرکز (Core) به عنوان لایه سوم. بدین ترتیب، سیاره زمین همانند ماشین بخارى با سه لایه متفاوت در نظر گرفته شد. ساختار زمین تا عمق ۶۷۰ کیلومترى همانند دیگ بسیار کم عمقى است که آب در آن به آهستگى مى جوشد. طى این فرایند، گرما و سنگ از طریق برآمدگى هاى پدیدار شده در وسط اقیانوس به لایه هاى سطحى زمین راه مى یابد که در نتیجه آن پوسته جدیدى (Crust) ساخته شده و کمى از حرارت اعماق زمین کاسته مى شود. در مقابل، تکه هاى سرد صفحات قدیمى از طریق گودال هاى موجود در کف دریاها به درون زمین راه مى یابد. یک لایه نازک از سنگ داغ ممکن است از درست بالاى مرز ۶۷۰ کیلومترى بالا بیاید تا یک نقطه داغ آتشفشانى، همانند هاوایى را بسازد. اما هیچ سنگ داغى از درون مرز ۶۷۰ کیلومترى بالا نیامده و هیچ سنگ سردى به درون آن فرو نرفته است. احتمال ضعیف ترى نیز مطرح است که جبه زمین همانند یک دیگ عمیق کار مى کند که لایه هاى نازک سنگ دائماً از مرز هسته با پوسته جبه به بالا جابه جا مى شوند. چهل سال جست وجو پیرامون حقایق فعالیت هاى درونى زمین با استفاده از پیشرفته ترین ابزارهاى ثبت ارتعاشات درونى باعث تقویت نظریه «موتور حرارتى زمین» شده است. با این حال، شدت مباحثات علمى پیرامون این نظریه هیچگاه فروکش نکرده است. ثبت ارتعاشات درونى زمین با استفاده از ابزارهاى پیشرفته امروزى آشکارا نشان مى دهد که مرز ۶۷۰ کیلومترى زمین یک «سد نفوذناپذیر» نیست. تخته سنگ هاى بزرگ به درون این مرز رسوخ مى کنند، هر چند به دشوارى. مدافعان نظریه «تقسیم زمین به لایه هاى مجزا» نیز مرز رسوخ ناپذیر مورد ادعاى خویش را به عمق ۱۰۰۰ کیلومترى یا حتى بیشتر از آن انتقال داده و به درستى خودشان را با اکتشافات نوین تطبیق داده اند. بعضاً نیز این احتمال مطرح مى شود که شاید مرز انعطاف پذیر نیمه رسوخ پذیرى وجود داشته باشد که فقط سنگ ها یا تیغه هاى بسیار قوى قادرند به درون آن نفوذ کنند. اکنون فناورى تصویربردارى ارتعاشات لرزه اى (Seismic imaging) همچنین به وجود دو توده بزرگ سنگ در لایه هاى پوسته اى تر در زیر قاره آفریقا و اقیانوس آرام اشاره مى کنند. پژوهشگران با این عقیده مخالفند که دماى این توده هاى پیستونى شکل از میانگین دماى پوسته بیشتر بوده و جرم حجمى آن نیز بیشتر باشد، ضمن اینکه آنها با فرض انتقال ناخواسته آنها به لایه هاى سطحى تر فقط به واسطه فشار جریانات پیرامونى نیز مخالفند. لایه هاى نازک سنگ که تا حدى ذوب شده اند سطوح پایینى جبه را پوشانده اند، اما هنوز معلوم نیست که آیا تیغه هاى بسیار باریک نیز در این سطوح یافت مى شوند یا خیر. متخصصان زمین شیمى که مطالعه خواص درونى عناصر و ایزوتوپ هاى موجود در سنگ هاى مشتق از جبه را در دستور کار خود دارند نشانه هاى وجود پنج مخزن با عمر طولانى را یافته اند که باید میلیاردها سال در برابر اختلاط سنگ ها در جبه مقاومت کرده باشند. اما آنها نشانه اى در دست ندارند که این مخازن ممکن است در کجاى جبه پنهان شده باشند. چطور مى توانیم از رازهاى «ماشین سیاره اى زمین» که به طور فزاینده اى نیز پیچیده تر مى شوند پرده برداریم و مشخص سازیم که چه عاملى باعث شده است تا این سیاره با وجود همه تحولات ریز و درشت درونى خود تا این اندازه قابل سکونت باشد؟ ظاهراً راهى جز تداوم پژوهش هاى قبلى و توسل جستن به عنصر شکیبایى وجود ندارد. روى هم رفته، تکتونیک هاى صفحه اى از بیش از نیم قرن پیش مورد مطالعه دقیق قرار داشته اند، اما باید پذیرفت که پژوهشگران اولیه به دلیل دسترسى به فناورى هاى ابتدایى تر مجبور بودند فقط لایه هاى سطحى تر دریاها و اقیانوس ها را مورد کنکاش قرار دهند. بهبود توانایى هاى بشر امروزى در سنجش ارتعاشات درونى زمین به موازات عرضه لرزه سنج هاى بسیار پیشرفته تر به بازار باعث شده است تا امیدوارى ها نسبت به تداوم اکتشافات پیشین در عرصه تکتونیک صفحه اى تا حد زیادى افزایش پیدا کند. داده هاى حاصل از این قبیل ابزارهاى پیشرفته هم اکنون باعث بروز توانمندى هاى چشمگیرى در تشخیص دما از آثار ترکیبى نزد کارشناسان شده است. افزایش توانمندى هاى فناورى پژوهشگران به ترسیم تصویر حتى پیچیده ترى از ساختار جبه انجامیده است. فیزیکدان هاى فعال در حوزه مواد معدنى در برخى از معتبرترین آزمایشگاه هاى دنیا هم اینک در حال رمزگشایى خواص بیشترى از سنگ هاى موجود در اعماق مختلف جبه هستند تا به کمک اکتشافات جدید بتوانند تفسیر دقیق ترى را از داده هاى حاصل از فعالیت هاى لرزه نگارى ارائه دهند. البته، هنوز جزئیات فراوانى از ترکیب ساختارى جبه ناشناخته باقى مانده و همین امر به مانعى بر سر راه پژوهشگران تبدیل شده است. کارشناسان، محققان و مدل سازان فعال در حوزه زمین شناسى قصد دارند تا در آینده با دقت بسیار بیشترى کل این ماشین (حرارتى) را شبیه سازى کنند. در صورت تحقق چنین فرضى یقیناً اطلاعات بیشترى در مورد ارتعاشات درونى زمین، فیزیک مواد معدنى و سایر ویژگى هاى مربوط به مشاهدات ژئوفیزیکى از قبیل تنوعات جاذبه اى حاصل خواهد شد. شاید ۴۰ سال دیگر براى تحقق چنین پیشرفتى لازم باشد. پس، امیدوارانه منتظر مى مانیم.

 

 

 

منبع :پدیدا بزرگترین مرجع علمی ایرانیان

ارسال نظر