تشير دراسة جديدة إلى أن مجموعة من الهياكل الغامضة فائقة الكثافة خارج نواة الأرض قد تكون بقايا اصطدام قديم بين الكواكب.
تُعرف هذه الهياكل الغريبة باسم مناطق السرعة المنخفضة للغاية (ULVZs) ، لأن الموجات الزلزالية المتولدة عن الزلازل السفر عبر هذه المناطق أبطأ بحوالي 50٪ منه عبر الوشاح المحيط. وهذا يعني أن ULVZs هي أيضًا أكثر كثافة من بقية الوشاح ، وربما تكون مصنوعة من عناصر أثقل.
من الصعب قول أي شيء على وجه اليقين حول هذه النقط الكثيفة من الصخور ، لأن ULVZ تقع على بعد 1800 ميل (2900 كيلومتر) أسفل الأرض سطح - مجموعة واحدة متجمعة في عمق أفريقيا ، وأخرى تحت المحيط الهادئ ، حيث يلتقي الوشاح الصخري واللب الخارجي للمعدن السائل. هذا عميق جدًا بحيث لا يمكن للعين البشرية رؤيته ؛ يمكن للبيانات الزلزالية فقط تقديم أدلة حول حجم وشكل وهيكل ULVZs.
الآن ، باستخدام نموذج حاسوبي جديد وأرصاد زلزالية جديدة من أعماق أستراليا ونيوزيلندا ، ربما أضاف الباحثون قطعة مهمة إلى أحجية ULVZ. وفقًا لدراسة نُشرت في 30 ديسمبر 2021 ، في مجلة Nature Geoscience (يفتح في علامة تبويب جديدة) ، هذه المناطق ليست هياكل موحدة ولكن يبدو أنها تتكون من طبقات من مواد مختلفة تراكمت على مر العصور.
"الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة هو أن مناطق السرعة المنخفضة للغاية ليست متجانسة ولكنها تحتوي على اختلافات هيكلية وتركيبية قوية داخلها" ، كما قال المؤلف الرئيسي للدراسة Surya Pachhai ، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في الجامعة الوطنية الأسترالية ، في بيان ش> . "يمكن تفسير هذا النوع من ULVZ من خلال [التغيرات] الكيميائية التي نشأت في بداية تاريخ الأرض ، والتي لا تزال غير مختلطة جيدًا بعد 4.5 مليار سنة من الحمل الحراري في الوشاح."
(الحمل الحراري في الوشاح هو العملية التي تتحرك بها الصخور الصلبة في وشاح الكوكب ببطء وفقًا للتيارات الحرارية.)
بعد أن أظهرت عمليات المحاكاة الحاسوبية أن الهيكل متعدد الطبقات أو المختلط من المحتمل أن يكون داخل ULVZs ، اقترح الباحثون قصة أصل محتملة للهياكل - قصة بدأت منذ أكثر من 4 مليارات سنة ، في الوقت الذي تشكلت فيه القشرة الصخرية المبكرة للأرض. تحت السطح ، توجد عناصر أثقل ، مثل الحديد ، كانت تغرق باتجاه نواة الكوكب ، بينما العناصر الأخف مثل السيليكون ، صعد نحو عباءة.
سرعان ما تلاشت هذه المنظمة عندما ارتطم كوكب بحجم المريخ يُعرف باسم ثيا مباشرة بالأرض المبكرة - وهي كارثة قديمة أطلق عليها الباحثون اسم فرضية الاصطدام العملاق. قد يكون الاصطدام قد نثر كميات هائلة من الحطام في مدار الأرض - مما قد يؤدي إلى تكوين القمر - بينما يرفع أيضًا درجة حرارة الكوكب بالكامل ويخلق "محيطًا" كبيرًا من الصهارة على سطح الكوكب ، كما قال باتشاي.
قال الباحثون إن الصخور والغازات والبلورات المختلفة التي تشكلت أثناء الاصطدام كانت ستنتشر في محيط الصهارة هذا - ولكن ليس إلى الأبد. على مدى مليارات السنين التالية ، كانت المواد الأثقل قد غرقت باتجاه قاع الوشاح ، متبوعة بمواد أخف وزناً - مما أدى في النهاية إلى تكوين بنية كثيفة الطبقات من الحديد وعناصر أخرى عند حدود الوشاح الأساسي. نظرًا لأن الوشاح يتمايل على مر العصور ، فإن هذه الطبقة الكثيفة قد تنفصل إلى كتل أصغر منتشرة عبر الوشاح السفلي - مما يمنحنا فعليًا ULVZs التي نعرفها اليوم.
أضاف الباحثون أن هذا السيناريو قد لا يفسر مصدر جميع ULVZs ، حيث توجد أيضًا بعض الأدلة على أن ظواهر أخرى - مثل ذوبان قشرة المحيط التي تغرق في الوشاح - يمكن أن تفسر ULVZs. ومع ذلك ، تُظهر نماذج الفريق أن فرضية التأثير العملاق تشرح بشكل موثوق كيف يمكن إنشاء المناطق ذات الطبقات الكثيفة.