هيكل الأرض المادي: لمحة شاملة عن الملايين و الديناميكيين

مخطط كوكبنا: فهم تركيبة الأرض والهيكل الداخلي

الأرض ليست متماسكة بل كوكب مطبق على طبقة مائية، حيث يقوم كل قذيفة بدور حاسم في العمليات التي ترسم سطحها، وتنظم مناخها، وتحافظ على الحياة، من القشرة النحيلة، التي نقيم فيها إلى قلبها الهائل، غني بالحديد،

لمحة عامة عن الهيكل الداخلي للأرض

الهيكل الداخلي للأرض مُحدد بسلسلة من الطبقات المركزة كل مُختلفة حسب التكوين الكيميائي، والوضع الطبيعي، والسلوك الميكانيكي الطبقات الأربع الرئيسية هي القشرة، والمكر، والجوهر الخارجي، والجوهر الداخلي، وهذه التجزئة تنشأ من عملية معروفة باسم التفريق الكوكبي، التي حدثت في وقت مبكر من تاريخ الأرض عندما تكون العناصر الأكثر كثافة مثل الحديد والنيكل قد غرقت نحو المركز، بينما كانت الزهرة الخارجية

الحدود بين هذه الطبقات، المعروفة بالتوقف، يتم تحديدها من خلال دراسة الأمواج السيزمية، هذه الأمواج تسافر بسرعة مختلفة من خلال مواد مختلفة، وتوفر للعلماء مسحاً لإزالة الألغام داخل الكوكب، وأهم الحدود هي وقف موروفيتش (موهو) بين القشرة والمندل، وقطع غوتينبرغ بين قلب ليه وقلبه الخارجي،

كل طبقة تتفاعل مع جيرانها في حلقة تردد مستمر، الحرارة من المحركات الأساسية تتكدس في المعبد، والتي بدورها تحرك اللوحات التكتونية للقشرة، هذا النظام المترابطة مسؤول عن أكثر الملامح السطحية درامية للكوكب وأكثرها إيقاعاً جيولوجية خبيثة.

"الكرست: "قذيفة الأرض الخارجية

القشرة هي الطبقة الخارجية، القذيفة الصلبة الصخرية التي توجد عليها الحياة البرية، رغم أنها الأكثر إلماماً بنا، إنها حتى الآن رقعة طبقات الأرض الرئيسية، تمثل أقل من 1% من حجم الكوكب، وهي شبيهة ببشرة التفاح من حيث السميك النسبي.

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

قشرة قنصلية

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

قشرة المحيط

إن القشرة المحيطية ترتكز على أحواض المحيطات وتختلف اختلافاً جوهرياً في طبيعتها، فهي أرق بكثير، حيث لا تتجاوز مساحتها 5 إلى 10 كيلومترات في سميكها، وهي عبارة عن صبغة صبغة، غنية بالسك الحديدية، وكمغنية، وكمية، مما يجعلها تدرّر نحو 3.0 غرامات لكل قشرة من القشريات الوسطى المكعبة.

حيث نعيش: عمليات السطح والأخطار

القشرة هي المرحلة التي تدور فيها 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 المسيلية تمتد من قطع موهو على عمق يتراوح بين 30 و 40 كيلومتراً إلى انقطاع غوتينبرغ بحوالي 900 2 كيلومتر، ويصل حجم الأرض إلى 84 في المائة تقريباً ونحو 67 في المائة من كتله، على الرغم من أنّه يتكون ببطء من صخر صلب، فإنّة الزهرة تُعدّ سائلاً

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 إعادة تنظيم البنى البلورية العشبية مثل العمود الفقري وبروفيسكيت.

"الـ "أعالي مانتل" و "آستنفو"

الجزء العلوي من المعبد، إلى جانب القشرة، يشكل طبقة خارجية صلبة تسمى الغلاف الجوي، وهذه طبقة مقسمة إلى لوحات تكتونية تتحرك كوحدات متماسكة، تحت الغلاف الجوي الالي، تقع تحت طبقة التحلل الحرارية العليا التي تُشكل جزئياً وضعفاً ميكانيكياً،

"الرجل السفلي"

ويندرج هذا المأزق من منطقة الانتقال إلى القاع الخارجي، وهو منطقة ذات ضغط هائل وحرارة، وتتراوح الضغوط بين 24 غيغابايا وأكثر من 130 جيغابا، ودرجات الحرارة التي 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 والبروفيزيائية الخصبية، والضغط المانروبيلي.

Mantle Convection and the Dynamo

إنّ التكتل الرملي هو البطيء، حركة الصخرة المُندلة، مُقدّمة بمصدرين حراريين رئيسيين، الحرارة البدائية التي تُركت من تكوين الأرض، والزكام الإشعاعي المستمر للنظائر مثل اليورانيوم - 238، والثوريوم - 232، والبوتاسيوم - 40، وتُسبّب هذه المصادر الحرارية صخرة حارة، وثبة رائعة للهبوط، وعمود كامل

القلب السائل للكوكب

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

"تكوين "جيودينامو" "أوريجين حقل الأرض المغنطيسية"

أهم وظيفة في اللب الخارجي هي توليد حقل الأرض المغناطيسي هذه العملية معروفة باسم الجيودينامو لأن اللب الخارجي يتألف من معدن سائل معالج كهربائياً و هو في حركة مستمرة، إنه يتصرف كشخص ضخم يستهلك نفسه ويقوده سائلان هما: الثقب الحراري الذي يسببه الماء من العناصر الأساسية، و النسيجية

هذه الحركة المغناطيسية تولد تيارات كهربائية، وتحولت بدورها إلى حقول مغناطيسية جديدة تعزز وتحافظ على المجال الأصلي، هذه الحلقة المكتفية ذاتياً هي ما ينتج حقل الأرض المغنطيسي القوي الذي يحمي الغلاف الجوي والغلاف الحيوي من الجسيمات المحملة من الرياح الشمسية، وبدون غلاف الأرض المتجمد.

المجال المغناطيسي ليس ثابتاً، إنه يتباين في القوة، ويمر بعكسات في القطبية، و تدور أعمدةه عبر الزمن، وهذه التباينات تسجل في الصخور وتوفر بيانات حاسمة لفهم الجوهر الداخلي وديناميات الجوهر الخارجي نفسه، وقد أعطتنا دراسة الهرمونات المتناقلة سجلاً لمئات من الوصلات 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 كلسوس - متر مربع 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 عليه.

ويتكون الجوهر الداخلي من سبائك للنيكل الحديدي، شبيه جداً بالجوهر 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 الأدلة أنه يتناوب بمعدل مختلف عن بقية الظاهرة.

دور شركة "إنر" في الديناميكية الأرضية

الجوهر الداخلي ليس مُحدّدًا سلبيًا، إنّه مُجمّدٌ هو المحرك الذي يُحكم على نسيج الجوهر الخارجي، وبالتالي التّحدّد الجيودينامو، حيث أنّ التّكوينات الداخلية تُبَدُّر وتبلور على الزمن الجيولوجي، قد تُطلق عناصر أخف في النواة الخارجية، مما يُحدث تطوّرًاًاًاًاًاًاً في السنة.

الجوهر الداخلي يؤثر أيضاً على تناوب الأرض وبقائها، تفاعلها الجاذبية مع المعبد وتناوبه التفاضلي يؤثر على لحظة العالم من عدم الرجعة ويمكن أن يؤثر بشكل خاطيء على طول اليوم، فهم الجوهر الداخلي أمر حاسم لبناء نموذج كامل لداخل الأرض العميقة وتطورها بمرور الوقت

التفاعل الديناميكي بين لايرز

طبقات الأرض لا توجد في عزلة؛ إنها تتفاعل في دورة مستمرة مترابطة التي تشكل سطح الكوكب وتنظم ميزانيته الحرارية الداخلية.

Plate Tectonics: The Surface Expression of Mantle Convection

إن التكتونيات هي نظرية الجينات الموحّدة الكبرى، وهي تصف كيف أن الغلاف الجوي الصلب (الكروات زائداً من الرواسب) يُخترق في شكل لوحات تتنقل عبر الغلاف الجوي العلوي، وقوّة الدافع لهذا الحركة هي التكتل المُلحّ، وترتفع المواد الساخنة عند الحدود المتباينة مثل الجلود في وسط المحيط، وتخلق صدعاً جديداً للمحيطات.

البركانية والبؤر الساخنة

ويحدث البركان عندما تذوب المواد المزروعة وترتفع من خلال القشرة، ويحدث ذلك في المقام الأول في حدود اللوحات، ولكن أيضا في مواقع تُسمى بؤر ساخنة، ويُعتقد أن البؤر الساخنة هي التعبير السطحي عن أعمدة السباكات المُندلة على الصخور الساخنة التي ترتفع من أعماقها أو حتى الحدود المُسدسة.

الزلازل وعلم الزلازل

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

"عُلمة "الكاربون العميق

التفاعل بين طبقات الأرض يحكم المناخ الطويل الأجل وقابلية الحياة للسكن خلال دورة الكربون العميقة حيث يتم تبادل الكربون بين الغلاف الجوي والمحيطات والقشرة والمانتل و الجوهر على النطاقات الزمنية الجيولوجية

الاستنتاج: كوكب يعيش ويملك الأرض

الأرض أكثر بكثير من مجال الصخر والمعادن، إنه نظام ديناميكي مطبق حيث كل عنصر من القشرة الرقيقة المزروعة إلى العاب الحديد الصلبة، دور أساسي في جعل الكوكب قابلاً للسكن، والقشرة توفر منصة الحياة وتسجل تاريخ سطح الكوكب، وتقود السائل الحركة البطيئة للطبقات الأرضية، 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 مما كان متصوراً سابقاً، بينما نطور أدوات جديدة من أكثر حساسية إلى الجيل القادم من الحواسيب الخارقة، حتى صورة الهيكل الداخلي للأرض والمعرفة الدينامية لن تُضّ.