طبقة غامضة داخل أعماق الأرض تحل لغزا مثيرا

على عمق حوالي 3000 كيلومتر تحت أقدامنا، تقع طبقة غامضة من المواد تسمى الطبقة "D"، والتي أذهلت العلماء منذ فترة طويلة بسبب تكتلها.

هذه الطبقة الرقيقة في بعض الأماكن والسميكة في أماكن أخرى، ربما تكونت من محيط من الصهارة القديمة والتي يُعتقد أنها كانت تغطي الأرض المبكرة قبل مليار سنة.

اكتشاف طبقة عميقة من الأرض

في دراسة جديدة، قام فريق دولي من الباحثين بإجراء عمليات محاكاة للتفاعلات الكيميائية التي حدثت في تلك المحيطات الصهارية القديمة.

وتشير نتائج هذه المحاكاة إلى أن الضغوط الشديدة ودرجات الحرارة العالية في قاع تلك المحيطات كانت وراء التفاوت الذي نشاهده اليوم في الطبقة "D".

ما يميز هذه الدراسة عن النماذج السابقة هو أنها أخذت في الاعتبار تأثير الماء الموجود في محيطات الصهارة القديمة على عملية تبريدها وتصلبها.

هذا العامل الذي لم يؤخذ في الحسبان من قبل كان له دور كبير في التفاوت الملاحظ في الطبقة "D".

الماء والصهارة القديمة

تختلف عمليات المحاكاة التي أجروها عن النماذج السابقة بطريقة رئيسية واحدة: الماء، الذي كان موجودًا في محيطات الصهارة القديمة على الأرض، ولكن تأثيره على تلك المحيطات أثناء تبريدها وتصلبها نادرًا ما يتم أخذه في الاعتبار.

تفترض الدراسة الجديدة المنشورة بمجلة “ساينس أليرت” العلمية، أنه يمكن خلط الماء مع المعادن لتكوين بيروكسيد الحديد والمغنيسيوم أو (Fe,Mg)O 2 .

يجذب هذا البيروكسيد الحديد، لذا فإن وجوده يمكن أن يفسر كيفية تشكل الطبقات الغنية بالحديد حيث تقع الطبقة D، فوق الحدود بين النواة الخارجية المنصهرة للأرض والوشاح المحيط بها.

يقول عالم البيانات تشينغيانغ هو، من مركز أبحاث الضغط العالي والتكنولوجيا المتقدمة (HPSTAR) في بكين: "يشير بحثنا إلى أن محيط الصهارة المائي هذا فضل تكوين مرحلة غنية بالحديد تسمى بيروكسيد الحديد والمغنيسيوم".

“وفقًا لحساباتنا، يمكن أن يكون ارتباطه بالحديد قد أدى إلى تراكم بيروكسيد الحديد في طبقات تتراوح سماكتها من عدة إلى عشرات الكيلومترات” ومع سحب الحديد.

تركزت هذه التفاعلات الكيميائية في مناطق معينة وتشكلت الطبقة D، كما يقترح الفريق في ورقتهم البحثية الجديدة.

مخطط الطبقة

ويعتقد الباحثون أن هذه الطبقات الغنية بالحديد كان لها تأثير عازل، مما أدى إلى إبقاء المناطق المختلفة في قاعدة الوشاح السفلي منفصلة عن بعضها البعض.

يقول هو: "تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن البيروكسيد الغني بالحديد، المتكون من المياه القديمة داخل محيط الصهارة، لعب دورًا حاسمًا في تشكيل الهياكل غير المتجانسة للطبقة D".

ويعتقد العلماء أن محيط الصهارة هذا قد نشأ نتيجة اصطدام هائل بكوكب آخر منذ حوالي 4.5 مليار سنة.

وتم قذف بعض القطع المتبقية وشكلت ما نسميه الآن القمر، في حين بقي مزيج قوي من العناصر المتطايرة (بما في ذلك الكربون والنيتروجين والهيدروجين والكبريت) على كوكبنا للمساعدة في الحياة.