كشفت دراسة أجراها علماء من جامعة ساوث كاليفورنيا الأميركية عن تغيّرات هيكلية تحدث بالقرب من مركز الأرض، مما يشير إلى أن سطح النواة الداخلية قد يكون في حالة تغيير مستمر.
وتلقي الدراسة المنشورة في دورية “نيتشر: جيوساينس” Nature Geoscience، الضوء على دور النشاط الطبوغرافي في تغيّر دوران النواة الداخلية؛ وتأثيره على طول اليوم الأرضي، وتقع النواة الداخلية للأرض على عمق نحو 4800 كيلومتر تحت السطح، وكانت تُعتبر سابقاً كرة صلبة مستقرة.
وجاءت هذه الدراسة لتتحدى هذا الاعتقاد، إذ أظهرت بيانات الموجات الزلزالية أن النواة الداخلية قد لا تكون صلبة بالكامل كما كان يُعتقد.
طبقات الأرض
تتكون الأرض من عدة طبقات رئيسية، كل منها تتميز بخصائص فيزيائية وكيميائية فريدة تؤثر على العمليات الجيولوجية والكوكبية بشكل عام.
تبدأ التركيبة الداخلية للأرض من القشرة، وهي الطبقة الخارجية الصلبة التي تتفاوت سماكتها بين 5 إلى 70 كيلومتراً، إذ تكون رقيقة تحت المحيطات وسميكة تحت القارات، وتتألف من صخور السيليكات مثل الجرانيت والبازلت.
أسفل القشرة يقع الوشاح، الذي يمتد حتى عمق 2900 كيلومتر، ويتكون بشكل رئيسي من صخور السيليكات الغنية بالماغنسيوم والحديد.
ويُقسم الوشاح إلى جزأين؛ الوشاح العلوي الذي يشمل الغلاف الصخري والطبقة اللدنة، وهي منطقة مرنة شبه منصهرة تتحرك فيها الصفائح التكتونية، والوشاح السفلي الأكثر كثافة وصلابة بسبب الضغط العالي.
أسفل الوشاح، نجد النواة التي تنقسم إلى النواة الخارجية السائلة، والتي تمتد من 2900 إلى 5100 كيلومتر وتُكوّن من الحديد والنيكل الذائبين، مما يولد تيارات تنتج المجال المغناطيسي للأرض، والنواة الداخلية الصلبة التي تمتد من 5100 إلى 6371 كيلومتراً، وتتكون أساساً من الحديد والنيكل في حالة صلبة؛ بسبب الضغط الهائل الذي يمنعها من الذوبان، رغم درجات الحرارة التي تصل إلى أكثر من 5000 درجة مئوية.
وتُعتبر هذه التركيبة الديناميكية للأرض العامل الأساسي وراء العديد من الظواهر الجيولوجية مثل الزلازل والبراكين وتشكّل الجبال، بالإضافة إلى تأثيرها في استقرار المجال المغناطيسي، الذي يلعب دوراً حيوياً في حماية الكوكب من الإشعاعات الكونية والرياح الشمسية.
ويقول المؤلف الرئيسي للدراسة جون فيدال، أستاذ علوم الأرض في جامعة ساوث كاليفورنيا، إن الفريق لم يكن يسعى إلى تحديد الطبيعة الفيزيائية للنواة الداخلية، بل كان يدرس تباطؤ دورانها، لكنه لاحظ أن بعض البيانات الزلزالية التي تم جمعها على مدار عقود أظهرت خصائص غير معتادة، وقال: “هذه البيانات كشفت عن وجود تغيرات في شكل النواة الداخلية، مما يشير إلى أنها قد تكون عرضة للتشوه بفعل تأثيرات ديناميكية”.
اعتمد الباحثون على بيانات زلزالية تم جمعها من 121 زلزالاً متكرراً وقعت بين عامي 1991 و2024 بالقرب من جزر ساندويتش الجنوبية في القارة القطبية الجنوبية، وتمت دراسة هذه البيانات باستخدام محطات استقبال زلزالية منتشرة في الولايات المتحدة وكندا.
لاحظ العلماء أن إحدى مجموعات البيانات الواردة من محطة زلزالية تضمنت خصائص غير معتادة لم يسبق لهم رؤيتها. في البداية، كان الأمر محيراً، لكن بعد تحسين تقنية تحليل الموجات الزلزالية، اتضح أن هذه الموجات تعكس نشاطاً فيزيائياً جديداً داخل النواة الداخلية.
لزوجة الأرض
تشير الدراسة إلى أن سطح النواة الداخلية قد يكون عرضة لتغيرات لزجة تؤدي إلى تحوّلات في شكلها عند حدودها الضحلة. ويُعتقد أن السبب الأكثر وضوحاً لهذا التغير هو التفاعل الديناميكي بين النواة الداخلية الصلبة والنواة الخارجية السائلة.
هذه اللزوجة تعني أن المادة في سطح النواة الداخلية قادرة على التدفق ببطء شديد، مما يؤدي إلى تحولات شكلية عند حدودها الضحلة، حيث يمكن أن تتمدد أو تتقلص بفعل التأثيرات الديناميكية من النواة الخارجية السائلة المحيطة بها.
وقد تكون هذه التغيرات نتيجة مباشرة للاضطرابات الحرارية والحركية في النواة الخارجية، والتي يُعرف عنها أنها مضطربة ومتحركة باستمرار؛ بسبب تيارات الحمل الحراري، المسؤولة أيضاً عن توليد المجال المغناطيسي للأرض.
ومع أن النواة الداخلية تُعتبر صلبة بفعل الضغط الهائل، فإن هذه الدراسة توضح أن سطحها قد لا يكون ثابتاً تماماً، بل يتفاعل بشكل مستمر مع التقلبات في النواة الخارجية، مما قد يؤثر على حركتها الدورانية، ويُحدث تغييرات دقيقة في طول اليوم الأرضي.
من المعروف أن النواة الخارجية السائلة للأرض مضطربة للغاية، لكن لم يكن هناك دليل سابق على أن هذا الاضطراب يمكن أن يؤثر على النواة الداخلية خلال فترات زمنية قصيرة نسبياً.
يُعتبر هذا الاكتشاف خطوة مهمة نحو فهم أعمق للبنية الداخلية للأرض، وقد يساعد في تفسير التغيرات التي تحدث في المجال المغناطيسي والحراري لكوكبنا، كما أنه يقدم دليلاً جديداً على أن النواة الداخلية ليست كتلة صلبة ثابتة، بل هي بنية معقدة تتغير بمرور الوقت.
