کشف رازهای ۲۰۰ میلیون ساله اقیانوس آرام
بشر هنوز به بخش‌های عمیق درون زمین دسترسی ندارد، اما تحقیقات جدید در زیر پوسته اقیانوس آرام، از رازهایی ۲۰۰ میلیون ساله پرده برداشته است.
پژوهشگران با استفاده از فناوری‌های پیشرفته لرزه‌نگاری، ساختارهایی ناشناخته و غیرمنتظره را در اعماق اقیانوس آرام کشف کرده‌اند که می‌تواند نظریه‌های کنونی درباره درون زمین را دگرگون کند.
به گزارش فرارو به نقل از اکو نیوز، در طول تاریخ، درون زمین همواره به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین رازهای علمی شناخته شده است. ما می‌توانیم تا چند کیلومتر در پوسته زمین نفوذ کنیم، اما بخش‌های عمیق‌تر، به‌ویژه گوشته، از دسترس مستقیم خارج‌اند. به همین دلیل، دانشمندان برای مطالعه درون سیاره، ناچارند از «سیگنال‌های غیرمستقیم» استفاده کنند؛ سیگنال‌هایی که از امواج لرزه‌ای ناشی از زلزله‌ها به دست می‌آیند.
با این حال، تیمی از زمین‌فیزیک‌دانان به سرپرستی توماس شوتن از مؤسسه زمین‌شناسی ETH زوریخ و با همکاری پژوهشگران مؤسسه فناوری کالیفرنیا، توانسته‌اند با بهره‌گیری از پیشرفته‌ترین روش‌های تحلیل داده، نشانه‌هایی از ساختارهایی را در اعماق اقیانوس آرام بیابند که طبق مدل‌های فعلی زمین‌شناسی، اساساً نباید وجود داشته باشند.
صدای گوشته: کشف غیرمنتظره در عمق زمین
دهه‌ها پژوهش درباره گوشته زمین بر پایه مطالعه تعداد محدودی از انواع امواج لرزه‌ای انجام می‌گرفت؛ روشی که هرچند مفید بود، اما تنها تصویری ناقص و محدود از درون سیاره ارائه می‌داد. تحول بزرگ زمانی رخ داد که دانشمندان از یک فناوری نوین به نام «وارون‌سازی کامل موج» (Full-waveform inversion) استفاده کردند. این روش، تمام امواج ناشی از زلزله‌ها و نه فقط بخشی از آن‌ها را تحلیل می‌کند و در نتیجه، نقشه‌ای دقیق‌تر از ساختارهای درونی زمین به دست می‌دهد.
اجرای این فناوری نیازمند ابررایانه‌هایی با توان پردازشی بسیار بالا است، چرا که حجم داده‌ها عظیم و تحلیل آن‌ها پیچیده است. شوتن و همکارانش با استفاده از این روش، بخش‌های زیرین گوشته را مورد بررسی قرار دادند و نتایج به‌دست‌آمده آن‌قدر شگفت‌انگیز بود که نگاه زمین‌فیزیک‌دانان به مدل‌های فعلی را به چالش کشید.
در مرحله دوم تحلیل‌ها، آن‌ها متوجه شدند تکه‌هایی شبیه به صفحات تکتونیکی در مناطقی از گوشته وجود دارند که هیچ سابقه‌ای از فرورانش (Subduction) یا برخورد صفحات زمین‌ساختی در آن‌ها ثبت نشده است. حیرت‌انگیزترین مورد در غرب اقیانوس آرام دیده شد؛ جایی که طبق مدل‌های پذیرفته‌شده، نباید چنین آثار و بقایایی وجود داشته باشد.
زمین اسرار تازه‌ای پنهان کرده است
مدل‌های کنونی نشان می‌دهند که امواج لرزه‌ای در بخش‌های مختلف گوشته با سرعت‌های متفاوتی حرکت می‌کنند. این تفاوت‌ها بیانگر اختلاف در چگالی و سختی سنگ‌هاست. اما دلیل دقیق این ناهمگونی‌ها هنوز به‌روشنی مشخص نیست. شوتن در توضیح این پدیده می‌گوید: «در مدل‌های تازه و با وضوح بالا، ما این ناهنجاری‌ها را در سراسر گوشته زمین مشاهده می‌کنیم. اما هنوز نمی‌دانیم دقیقاً از چه ساخته شده‌اند یا چه نوع ماده‌ای این الگوها را ایجاد کرده است.»
بر اساس این یافته‌ها، چند فرضیه محتمل مطرح شده است:
-
تکه‌های باستانی از صفحات فرورفته: احتمال دارد این ساختارها بقایای صفحات تکتونیکی باشند که صدها میلیون سال پیش در اعماق زمین فرو رفته‌اند و از چرخه معمول برخورد و بازیافت صفحات جان سالم به در برده‌اند.
-
کیسه‌های سیلیکاتی اولیه: بخش‌هایی از گوشته اولیه زمین که از زمان شکل‌گیری سیاره، یعنی حدود چهار میلیارد سال پیش، در برابر جریان‌های همرفتی مقاومت کرده و تا امروز باقی مانده‌اند.
-
انباشت‌های سنگ‌های غنی از آهن: مناطقی با چگالی غیرمعمول که در اثر جابجایی‌ها و تغییرات حرارتی چندین میلیارد ساله درون زمین شکل گرفته‌اند.
وقتی علم شگفت‌زده می‌شود
پروفسور آندریاس فیشتنر از ETH زوریخ برای توصیف این کشف، از استعاره‌ای جالب استفاده می‌کند: «تصور کنید پزشکی سال‌هاست با دستگاه سونوگرافی جریان خون را بررسی می‌کند و دقیقاً می‌داند شریان‌ها کجا هستند. حال اگر ابزار دقیق‌تری به او بدهیم و ناگهان شریانی در جایی غیرمنتظره پیدا کند، چه احساسی خواهد داشت؟ این همان احساسی است که ما نسبت به یافته‌های تازه داریم.»
این تشبیه به‌خوبی نشان می‌دهد که یافته‌های جدید نه‌تنها شگفت‌انگیز، بلکه تا حدی گیج‌کننده‌اند؛ چرا که وجود چنین ساختارهایی اساساً با درک فعلی ما از رفتار گوشته و چرخه تکتونیکی زمین همخوانی ندارد.
پیامدهای احتمالی برای آینده زمین
در نگاه نخست، این کشف ممکن است صرفاً یک کنجکاوی علمی به نظر برسد، اما در واقع، درک آنچه در گوشته رخ می‌دهد تأثیر مستقیمی بر شناخت پدیده‌هایی دارد که در سطح زمین احساس می‌کنیم. ساختارهای مرموز کشف‌شده ممکن است نقش مهمی در موارد زیر داشته باشند:
-
جریان حرارتی درون سیاره: این ساختارها می‌توانند مسیر انتقال حرارت درون زمین را تغییر دهند و جریان‌های همرفتی را که قاره‌ها را جابجا می‌کنند، دگرگون سازند.
-
شکل‌گیری ستون‌های گوشته (Mantle Plumes): این جریان‌های داغ مسئول ایجاد نقاط داغ آتشفشانی در سطح زمین هستند، مانند جزایر هاوایی.
-
چرخه تکتونیکی زمین: اگر وجود بلوک‌های ساختاری خارج از مناطق کلاسیک فرورانش تأیید شود، دانشمندان باید مدل‌های فعلی درباره تولد، حرکت و نابودی صفحات زمین‌ساختی را بازنگری کنند.
گام بعدی پژوهش‌ها
دانشمندان می‌دانند که ساختارهای غیرعادی در گوشته زیرین وجود دارند، اما هنوز مشخص نیست که آیا این ساختارها بقایای صفحات فرو رفته‌اند، بخش‌هایی اولیه از گوشته هستند یا ماده‌ای ناشناخته‌تر. برای پیشرفت در این مسیر، پژوهشگران قصد دارند چندین روش مکمل را به کار گیرند؛ از جمله داده‌های الکترومغناطیسی، آزمایش‌های فیزیک کانی در شرایط شبیه به درون زمین و استفاده از نسل تازه‌ای از ابررایانه‌ها که می‌توانند مدل‌های دقیق‌تر و واضح‌تری تولید کنند.
به گفته دانشمندان، هر گام تازه در این مسیر نه‌تنها به درک عمیق‌تر از ساختار درونی سیاره‌مان کمک می‌کند، بلکه می‌تواند درک ما از تاریخ زمین، منشاء فعالیت‌های آتشفشانی و حتی پویایی قاره‌ها را نیز تغییر دهد. کشف تازه زیر اقیانوس آرام یادآور آن است که زمین هنوز رازهای فراوانی در دل خود پنهان دارد. شاید آنچه امروزه از درون سیاره می‌دانیم تنها بخشی کوچک از واقعیت باشد؛ واقعیتی که با هر پیشرفت علمی و هر داده تازه از اعماق زمین، چهره‌ای متفاوت از خود نشان می‌دهد.
