الهيكل المادي للأرض: لمحة شاملة عن الملايين و الديناميكيين

مخطط كوكبنا: فهم تركيبة الأرض والهيكل الداخلي

الأرض ليست مُنطّة بل كوكب مُتطوّر، حيث يقوم كل قذيفة بدور حاسم في العمليات التي تُشكّل سطحها، وتُنظم مناخها، وتُديم الحياة، من قشرة التنقيب الرقيقة، حيث نقيم في قلبها الهائل، وثروة الحديد،

لمحة عامة عن الهيكل الداخلي للأرض

الهيكل الداخلي للأرض مُحدد بسلسلة من الطبقات المُحدّدة، كلّ مُختلفة حسب التكوين الكيميائي، والوضع الفيزيائي، والسلوك الميكانيكي، الطبقات الأربع الأولية هي القشرة، المُحنّة، الجوهر الخارجي، و الجوهر الداخلي، وهذه التجزئة تنبع من عملية تُعرف باسم التفريق الكوكبي، التي حدثت في وقت مبكر من تاريخ الأرض عندما تكون العناصر الأكثر كثافة مثل الحديد والنيكل قد غرقت نحو المركز،

الحدود بين هذه الطبقات، المعروفة بالتوقف، يتم تحديدها من خلال دراسة الأمواج السيزمية، هذه الأمواج تسافر بسرعة مختلفة من خلال مواد مختلفة، تزود العلماء بمسح لإزالة داء الكلب داخل الكوكب، وأهم الحدود هي وقف مورووفيتشيتش (موهو) بين القشرة والمرج، وتوقف غوتينبرغ بين قلب ليه وقلبه الخارجي،

كل طبقة تتفاعل مع جيرانها في حلقة تعليقات مستمرة، الحرارة من المحركات الأساسية تتكدس في الممشى، والتي بدورها تحرك اللوحات التكتونية للقشرة، هذا النظام المترابطة مسؤول عن أكثر الملامح السطحية دراماً في الكوكب، وعن أكثر الإيقاعات الجيولوجية خاطفة.

"الكرست: "قذيفة الأرض الخارجية

القشرة هي الطبقة الخارجية، القذيفة الصلبة الصخرية التي توجد عليها الحياة البرية، رغم أنها الأكثر إلماماً بنا، إنها إلى حد بعيد أضعف طبقات الأرض الرئيسية، تمثل أقل من 1% من حجم الكوكب، إنها شبيهة ببشرة تفاح من حيث السميكة النسبية.

والقشرة ليست قطعة واحدة، بل موحّدة، وهي مقسمة إلى نوعين متمايزين هما: القشرة القارية والقشرة المحيطية، وكل منهما له تركيبته وسماكته وكثافة.

قشرة قنصلية

القشرة القارية تشكل ملاجئ الأرض و القرف القاري، وهي أكثر سمكاً من نظيرها المحيطي، حيث تراوحت بين 35 و40 كيلومتراً،

قشرة المحيط

إن القشرة المحيطية ترتكز على أحواض المحيطات، وهي مختلفة اختلافاً جوهرياً في طبيعتها، وهي أرق بكثير، حيث لا تتجاوز مساحتها 5 إلى 10 كيلومترات في سميكها، وهي عبارة عن صبغة صبغة، غنية في الحديد، وثرية في الغليون، وكمية، مما يجعلها تُعدّد كثافة نحو 3.0 غرامات لكل قشرة مكعبة - قارية.

حيث نعيش: عمليات السطح والأخطار

القشرة هي المرحلة التي تدور في معظم الأحداث الجيولوجية التي تؤثر مباشرة على الحضارة البشرية، بينما تنجم عن ضغوط أعمق داخل القشرة، تُطلق طاقتها على السطح، وتثور البركان حيث يجد الماجي من المذبح مسارات عبر القشرة، ويُعدّل ويُعيد تشكيل البنية التحتية للأخطار من المياه الجوفية.

"محرك "بلات تيكتونيك

أسفل القشرة يكمن المعبد، طبقة هائلة من الصخرة المهذبة تمتد من قطع موهو على عمق يتراوح بين 30 و 40 كيلومتراً إلى انقطاع غوتينبرغ بحوالي 900 2 كيلومتر، ويُعزى هذا المانتل إلى ما يقرب من 84 في المائة من حجم الأرض ونحو 67 في المائة من كتلتها، على الرغم من أنّه يتكون ببطء من صخر صلب، فإنّة الزهرة تُعدّت

وتنقسم المانح إلى منطقتين رئيسيتين: المانح الأعلى والأدنى، الذي تفصله منطقة انتقالية تقع بين عمق 410 كيلومترات و 660 كيلومترا، وتتميز هذه المرحلة الانتقالية بتغييرات في المرحلة المعدنية، حيث يتسبب الضغط المتزايد في أوليفر والبيروسين في إعادة تنظيمه إلى هياكل بلورة الكثافة مثل العمود الفقري وبروفسكيت.

"الـ "أوفر مانتل" و "أستنفو"

الجزء العلوي من المعبد، إلى جانب القشرة، يشكل طبقة خارجية صلبة تسمى الغلاف الجوي، وهذه طبقة مقسمة إلى لوحات تكتونية تتحرك كوحدات متماسكة، وفوق الغلاف الجوي مباشرة يكمن الغلاف الجوي الساكن، منطقة من المانتيل العلوي التي تُشكل جزئياً وضعفاً آلياً، الغلاف الجوي المتجمد هو طبقة الزهرة السفلية

"الرجل السفلي"

وبدءا من منطقة الانتقال إلى القاع الخارجي، فإن المناشف الأدنى هي منطقة ذات ضغط هائل وحرارة هائلة، وتتراوح الضغوط بين 24 جي بي بي أي أكثر من 130 جي بي، ودرجة الحرارة ترتفع من حوالي 600 1 إلى 000 3 درجة مئوية، وفي ظل هذه الظروف، فإن المعادن موجودة في أضعف أشكالها، مثل ارتفاع درجة حرارة المغنزيوم والمانبراتية، أكثر من الضغط المانبري.

Mantle Convection and the Dynamo

إنّ التكتل المُضبّط، و التّحرّك الحادّ لـ صخرة المُسلّح، مُقَدَّم بمُصدرين حرّين رئيسيين، الحرارة البدائية التي تُركت من تكوين الأرض، و التفكيك المستمر للنظائر مثل اليورانيوم - 238، والثوريوم - 232، وبواسيوم - 40، وتُسبّب هذه المصادر الحرارية الصخرة الساخنة إلى الارتفاع، وثّة المُ باردة، و تُ إلى الغرق، و تُتُتُتُتُ.

"الكوكب الخارجي" "قلب الكوكب السائل"

ويقع تحت سطح المعبد، بعمق قدره 900 2 كيلومتر، في أعماقه، في صميمه الخارجي، وهو طبقة من المعادن المزروعة، تتألف أساسا من الحديد (حوالي 85 في المائة) والنيكل (حوالي 10 في المائة)، مع كميات أصغر من عناصر أخف مثل الكبريت والأكسجين والسليكون والكربون، والجوهر الخارجي هو السائل لأن درجة الحرارة (التي تتراوح بين 000 4 و 000 6 درجة مئوية تحافظ على الضغط المعدني) مرتفعة بما يكفي

إن القاع الخارجي يمتد إلى حوالي 200 2 كيلومتر سميك، ويمتد من 900 2 إلى 150 5 كيلومتراً تحت سطح الأرض، ويكتشف وجوده بوضوح أن الموجات السيزمية S-waves (موجات القلب) التي لا يمكنها السفر عبر السوائل، تحجبها تماماً النواة الخارجية، مما ينشئ منطقة ظل على الجانب المقابل من الأرض.

تولد الجيودينامو: منشأ حقل الأرض المغنطيسية

أهم وظيفة في اللب الخارجي هي توليد حقل الأرض المغناطيسي هذه العملية معروفة باسم "جيودينامو" لأن اللب الخارجي يتكون من معدن سائل معالج كهربائياً و هو في حركة مستمرة، إنه يتصرف كـ دينامو ضخم، وتدفق المعدن السائل يقوده قوتان:

و هذا السائل ينتقل عبر المجال المغناطيسي الضعيف الحالي، يولد تيارات كهربائية، و هذه التيارات بدورها تخلق حقول مغناطيسية جديدة تعزز وتحافظ على الحقل الأصلي، هذه الحلقة المكتفية ذاتياً هي ما ينتج حقل الأرض المغنطيسي القوي الذي يحمي الغلاف الجوي والغلاف الحيوي من الجسيمات المحملة للريح الشمسية، بدون غلاف الجوي الخارجي الذي لا يطاق.

المجال المغناطيسي ليس ثابتاً، إنه يتباين في القوة، ويمر بعكسات في القطبية، و تدور أعمدةه عبر الزمن، وهذه التباينات مسجلة في الصخور وتوفر بيانات حاسمة لفهم الجوهر الداخلي وديناميات الجوهر الخارجي نفسه، وقد أعطتنا دراسة الشللية سجلاً لمئات من التراجعات المغناطيسية على مدى الـ200 مليون سنة الماضية،

The Inner Core: A Solid Time Capsule

وفي مركز الأرض ذاته، من عمق يبلغ حوالي ١٥٠ ٥ كيلومترا إلى المركز عند ٣٧٠ ٦ كيلومترا، يقع في صميمه الداخلي، وعلى الرغم من أن درجة الحرارة تقدر بين ٠٠٠ ٥ و ٠٠٠ ٧ درجة مئوية من كليروس - سائلة إلى سطح العمود الداخلي للشمس - وهذا يرجع إلى أن الضغط على هذا العمق هائل )أكثر من ٣٦٠ جي بي أي ٣٦٠ غيديل من الحديد الصلب( الذي يضغط على مساحة الفول.

ويتكون الجوهر الداخلي من ممر للنيكل الحديدي، مماثل جداً للجوهر الخارجي، ولكن مع بعض الاختلافات الخفية، ومن المعروف الآن أنه معقد هيكلياً، وتشير الدراسات الزلزالية إلى أن الجوهر الداخلي ليس مجالاً موحداً، بل هو مفترق، بمعنى أن خصائصه تختلف حسب اتجاه القياس، وقد يكون له لب أساسي داخلي متميز، وتظهر التناوبية أنه يتناوب بمعدل مختلف عن بقية الظاهرة.

دور شركة "إنر كور" في الديناميكية الأرضية

الجوهر الداخلي ليس مُحدّدًا سلبيًا، إنّه مُجمّدٌ هو المُحرك الذي يُحكم على نسيج النواة الخارجية، ومن ثمّ، فإنّه، مع وجود اللبّات الداخلية، و التبلور على مرّ الزمن الجيولوجي، يُطلق عناصر أخف في النواة الخارجية، ويُحدث تطوّرًا في التكوينات، مما يُقدّر في السنة.

الجوهر الداخلي يؤثر أيضاً على تناوب الأرض وبقائها، تفاعلها الجاذبية مع المعبد وتناوبه التفاضلي يؤثر على لحظة الغضب في الكوكب ويمكن أن يؤثر بشكل خاطيء على طول اليوم، فهم الجوهر الداخلي أمر حاسم لبناء نموذج كامل لداخل الأرض العميق وتطورها بمرور الوقت

التفاعل الديناميكي بين لايرز

طبقات الأرض لا توجد في عزلة، إنها تتفاعل في دورة مستمرة مترابطة تُشكل سطح الكوكب وتنظم ميزانيته الحرارية الداخلية

Plate Tectonics: The Surface Expression of Mantle Convection

إن التكتونية هي نظرية الجينات الموحّدة الكبرى، وهي تصف كيف أن الغلاف الجوي الجامد (الكروست زائداً من أعلى الرمال) يُخترق في شكل لوحات تتنقل عبر الغلاف الجوي العلوي، وقوّة الدافعة لهذا الحركة هي التكتل المُلح، وترتفع المواد الساخنة عند الحدود المتباينة مثل التلالات شبه المحيطية، مما يخلق صدمات جديدة في المحيط.

البركانية والزهور الساخنة

ويحدث البركان عندما تذوب المواد المزروعة وترتفع من خلال القشرة، ويحدث ذلك في المقام الأول في حدود الصفائح، ولكن أيضا في مواقع ترابية تسمى بؤر ساخنة، ويُعتقد أن البؤر الساخنة هي التعبير السطحي عن أعمدة النسيج المتناثر للروك الساخنة التي ترتفع من أعماقها أو حتى من خط الحدود المانطنة.

الزلازل وعلم الزلازل

إنّها نتيجة إطلاق مفاجئ للطاقة الإجهادية المتبلّدة عندما تطحنّ اللوحات بعضها البعض أو عندما تُصبح إحدى خطوطها الفرعية تحت الأخرى، موجات الزلازل التي تُولّد من الزلازل هي أقوى أداة لمشاهدة الحدود الداخلية للأرض، عن طريق تحليل أوقات السفر ومسارات آلاف الزلازل التي سُجّلت في محطات المانزليكية الأرضية في العالم أجمع

"عُلمة "الكاربون العميق

التفاعل بين طبقات الأرض يحكم أيضاً مناخ الكوكب الطويل الأجل وقابليته للسكن خلال دورة الكربون العميقة حيث يتم تبادل الكربون بين الغلاف الجوي والمحيطات والقشرة والمانتل و النواة على النطاقات الزمنية الجيولوجية

الاستنتاج: كوكب يعيش ويملك الأرض

الأرض أكثر بكثير من مجال الصخور والمعادن، إنه نظام دينامي وطبقي حيث كل عنصر من القشرة الرقيقة و القشرية إلى العاب الحديدي الصلبة، دور أساسي في جعل الكوكب قابلاً للسكن، والقشرة توفر منصة الحياة وتسجل تاريخ سطح الكوكب، وتقود السائل الحركة البطيئة للطبقات المغناطيسية، وتبني الجبال، وتفتح المحيطات، وتعيد تدوير القشرة.

فهمنا لداخل الأرض العميق يأتي أساساً من دراسة دقيقة للموجات السيزمية، التجارب المختبرية على المعادن في ضغط ودرجات حرارة عالية، ونموذج حاسوبي متقدم، هذه الأساليب تستمر في صقل معرفتنا، كشف كوكب أكثر تعقيداً ودينامية من سابق تصوره، بينما نطور أدوات جديدة من أكثر حساسية إلى الجيل القادم من الحواسيب الخارقة،