باحثون يكتشفون طبقات مخفية من الصخور المنصهرة تحت قشرة الأرض

ويُعرف هذا الشريط المرن من المادة الساخنة باسم الأستينوسفير asthenosphere أو الغلاف السائب، ويعتبر بشكل عام صلبا، مع وجود بعض المواد السائلة التي تضعف الهيكل العام.

ومع ذلك، تبدو الطبقة العليا منه أكثر ليونة مما كان يعتقد العلماء في السابق.

وحددت دراسة قادها باحثون في جامعة تكساس صفات مميزة في تدفق وكثافة جزء رقيق من الأستينوسفير، ما أدى إلى حل حدود المناطق داخل الطبقة التي يمكن أن تمتد حول العالم. إن وجود خريطة واضحة للاختلافات في صدى الموجات الزلزالية التي تمر عبر أحشاء الأرض يمكن أن يساعدنا في تحديد الأنشطة التي تحرك حركات الصفائح التكتونية العائمة على سطح الكوكب.

ويضيف الاكتشاف تفاصيل حيوية إلى الهيكل العالمي للطبقات العليا من الوشاح أو اللب الأرضي mantle، ما يسمح للجيولوجيين باستبعاد أي تأثير قد يكون لهذه المنطقة الرخوة من الوشاح العلوي على التموج الكلي للأستينوسفير.

ويعترف الفيزيائي والجيوفيزيائي ثورستن بيكر، من جامعة تكساس: “لا يمكننا استبعاد أن يكون الذوبان المحلي غير مهم. لكنني أعتقد أنه يدفعنا إلى النظر إلى ملاحظات الذوبان هذه كعلامة لما يحدث في الأرض، وليس بالضرورة كمساهمة فعالة في أي شيء”.

وبينما أشارت بعض الدراسات السابقة إلى أن الأستينوسفير قد توقف بسبب اندفاعات عرضية من النشاط المنصهر، لم يكن من الواضح حتى وقت قريب مدى انتشار هذه الظاهرة.

وبالنسبة للدراسة الجديدة، أنشأ بيكر وزملاؤه خريطة عالمية للكرة الأرضية باستخدام الصور الزلزالية للوشاح، والتي تم جمعها من المحطات حول العالم.

وعندما ضربت الموجات الزلزالية المرسلة من هذه المحطات الموجودة فوق الأرض الجزء العلوي من الأستينوسفير، فإنها تباطأت بشكل كبير، وهذا يشير إلى أن الطبقة العليا أكثر انصهارا من الأجزاء الأخرى.

وعادة ما تسمح المواد ذات السيولة الأكبر بتدفق أكبر، ولكن لا يبدو أن هذا هو الحال هنا بالضرورة.

ولا تتوافق خريطة الأستينوسفير التي وضعها العلماء مع حركة الصفائح التكتونية أعلاه. على سبيل المثال، المناطق التي تتحرك فيها الموجات الزلزالية بشكل أبطأ لا تظهر نشاطا تكتونيا أكبر.

ويقول جونلين هوا، الذي قاد البحث: “عندما نفكر في شيء ما يذوب، نعتقد بشكل حدسي أن الذوبان يجب أن يلعب دورا كبيرا في لزوجة المادة. ولكن ما وجدناه هو أنه حتى عندما يكون جزء الذوبان مرتفعا جدا، فإن تأثيره على تدفق الوشاح يكون ضئيلا للغاية”.

ومن الغريب أنه يبدو أن هناك عدة مجموعات من المواد المنصهرة منتشرة في جميع أنحاء الأستينوسفير وليس فقط في الجزء العلوي، حيث تميل الصهارة الساخنة إلى التجمع على عمق حوالي 100 إلى 150 كيلومترا (حوالي 60 إلى 90 ميلا).

وفي الجزء السفلي من الأستينوسفير، على سبيل المثال، تظهر عادة مجموعة من المواد المنصهرة، ربما نتيجة ذوبان الجفاف، والذي يمكن أن يحدث عندما تكون الصخور غير مشبعة بالماء.

ومن ناحية أخرى، فإن الطبقة الوسطى التي يبلغ عمقها حوالي 260 كيلومترا ليست منتشرة على نطاق واسع ولكنها تظهر بشكل متقطع ويمكن أن تكون نتيجة ذوبان الوشاح بمساعدة الكربون.

لطالما اشتبه العلماء في أن الصفائح التكتونية للأرض تتحرك بناء على تيارات الصخور المنصهرة التي تقع على عمق عميق تحت السطح، لكن الديناميكيات الدقيقة لارتفاع وغرق الغاز أو السائل أو الصخور غير واضحة.

بناء على النتائج الحالية، يعتقد باحثون من جامعة تكساس أن التغيرات التدريجية في درجة الحرارة والضغط في الأسينوسفير هي التي تدفع التدفق العميق للصخور شبه المنصهرة. إن اللزوجة الكلية لهذه المنطقة ليست عاملا كبيرا عندما يتعلق الأمر بتحريك الصفائح التكتونية في الأعلى.