علماء يكشفون طبقة صخور منصهرة مخبأة تحت صفائح الأرض التكتونية – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

Scientists detect molten rock layer hidden under Earth’s tectonic plates
(University of Texas at Austin – جامعة تكساس في اوستن)

ملخص المقالة:

اكتشف علماء الأرض في جامعة تكساس بمدينة أوستن طبقة جديدة من الصخور المنصهرة جزئيًا تحت القشرة الأرضية على بعد حوالي 100 ميل من السطح، وهي جزء من الاثينوسفير الذي يقع تحت الصفائح التكتونية للأرض في الوشاح العلوي. وقد يساعد هذا الاكتشاف في تسوية نقاش طويل الأمد حول كيفية تحرك الصفائح التكتونية.

( المقالة )

اكتشف العلماء طبقة جديدة من الصخور المنصهرة جزئيًا تحت القشرة الأرضية والتي قد تساعد في تسوية نقاش طويل الأمد حول كيفية تحرك الصفائح التكتونية.

وكان الباحثون قد حددوا سابقًا بقعًا من الذوبان على عمق مماثل. ولكن دراسة جديدة بقيادة جامعة تكساس في أوستن كشفت لأول مرة عن المدى العالمي للطبقة ودورها في الصفائح التكتونية. وقد نُشر البحث في 6 فبراير 2023 في مجلة “نايتشر جيوساينس” (Nature Geoscience).

وتقع الطبقة المنصهرة على بعد حوالي 100 ميل من السطح وهي جزء من الاثينوسفير⁽¹⁾ [الغلاف الموري (asthenosphere)]، الذي يقع تحت الصفائح التكتونية للأرض في الوشاح العلوي. يعتبر الغلاف الموري مهمًا للصفائح التكتونية لأنه يشكل حدودًا ناعمة نسبيًا تسمح للصفائح التكتونية بالتحرك عبر الوشاح.

ومع ذلك، فإن الأسباب التي تجعلها ناعمة ليست مفهومة جيدًا. وقد اعتقد العلماء سابقًا أن الصخور المنصهرة قد تكون عاملاً. ولكن هذه الدراسة تُظهر أن الذوبان، في الواقع، لا يبدو أنه يؤثر بشكل ملحوظ على تدفق صخور الوشاح.

وقال الدكتور جونلين هوا، زميل ما بعد الدكتوراه في كلية “جاكسون” لعلوم الأرض بجامعة تكساس في اوستن والذي قاد البحث: “عندما نفكر في شيء ما يذوب، نعتقد بشكل حدسي أن الذوبان يجب أن يلعب دورًا كبيرًا في لزوجة المادة. ولكن ما وجدناه هو أنه حتى عندما يكون جزء الذوبان مرتفعًا جدًا، فإن تأثيره على تدفق الوشاح يكون ضئيلًا للغاية”.

ووفقًا للبحث، الذي بدأه الدكتور هوا كطالب دراسات عليا في جامعة براون، فإن انتقال الحرارة (الحمل الحراري) والصخور في الوشاح هما التأثير السائد على حركة الصفائح. وعلى الرغم من أن باطن الأرض صلب إلى حد كبير، إلا أنه على مدى فترات طويلة من الزمن، يمكن أن تتحرك الصخور وتتدفق مثل العسل.

وقال المؤلف المشارك البروفيسور ثورستين بيكر، الأستاذ في كلية “جاكسون” لعلوم الأرض، إن إظهار أن طبقة الذوبان ليس لها أي تأثير على تكتونية الصفائح يعني متغيرًا أقل صعوبة لنماذج الكمبيوتر الخاصة بالأرض.

وقال البروفيسور بيكر، الذي يصمم نماذج جيوديناميكية للأرض في معهد جامعة تكساس للجيوفيزياء التابع لكلية “جاكسون” لعلوم الأرض: “لا يمكننا استبعاد أن الذوبان المحلي غير مهم. لكنني أعتقد أنه يدفعنا إلى رؤية ملاحظات الذوبان هذه كعلامة لما يحدث في الأرض، وليس بالضرورة مساهمة فعالة في أي شيء”.

وجاءت فكرة البحث عن طبقة جديدة في باطن الأرض إلى الدكتور هوا أثناء دراسة الصور الزلزالية للوشاح أسفل تركيا أثناء بحث الدكتوراه. مفتونًا بعلامات الصخور المنصهرة جزئيًا تحت القشرة، جمع الدكتور هوا صورًا مماثلة من محطات الزلازل الأخرى حتى كان لديه خريطة عالمية للغلاف الموري. وما اعتبره هو وآخرون شذوذًا كان في الواقع أمرًا شائعًا في جميع أنحاء العالم، ويظهر في قراءات زلزالية حيثما كان الغلاف الموري أكثر سخونة.

وجاءت المفاجأة التالية عندما قارن خريطة الذوبان بالقياسات الزلزالية للحركة التكتونية ولم يجد أي ارتباط، على الرغم من أن الطبقة المنصهرة تشمل ما يقرب من نصف الأرض.

وقالت البروفيسور كارين فيشر، عالمة الزلازل والأستاذة بجامعة براون والمشرفة على الدكتور هوا أثناء دراسته: “هذا العمل مهم لأن فهم خصائص الغلاف الموري وأصول سبب ضعفه أمر أساسي لفهم حركة الصفائح التكتونية”.

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر:

Scientists detect molten rock layer hidden under Earth’s tectonic plates (phys.org)

لمزيد من المعلومات: جونلين هوا، Asthenospheric low-velocity zone consistent with globally prevalent partial melting, Nature Geoscience (2023). DOI: 10.1038/s41561-022-01116-9. www.nature.com/articles/s41561-022-01116-9

الهوامش:

• عرف محرك بحث غوغل الأثينوسفير بالغلاف الموري: الطبقة العليا من غطاء الأرض، أسفل الغلاف الصخري، حيث توجد مقاومة منخفضة نسبيًا للتدفق البلاستيكي (plastic flow) حيث يُعتقد حدوث انتقال الحرارة (الحمل الحراري convection of heat). وجاء في ويكيبيديا أن الأثينوسفير (اليونانية القديمة: [asthenos] تعني “بدون قوة” ، وبالتالي “ضعيف” ، و سفاريا [sphaira] تعني “كرة”) هي المنطقة شديدة اللزوجة والضعيفة ميكانيكيًا والمطيلة في الوشاح العلوي للأرض. تقع تحت الغلاف الصخري، على أعماق تتراوح بين 80 و 200 كيلومتر (50 و 120 ميلاً) تحت السطح (انظر الصورة).