خمیرکره (آستنوسفر): لایهای نرم در اعماق زمین
خمیرکره چیست و کجاست؟
برای درک محل قرارگیری خمیرکره، بهتر است زمین را مانند یک سیب در نظر بگیریم. پوست نازک سیب، همان پوسته4 زمین است. در زیر این پوست، لایهای ضخیمتر و سنگی به نام سنگکره قرار دارد که شامل پوسته و بخش جامد فوقانی گوشته5 میشود. خمیرکره دقیقاً در زیر این لایهٔ سفت و سخت قرار گرفته است. این لایه بخشی از گوشتهٔ فوقانی زمین است که به دلیل حرارت و فشار بسیار بالا، حالت خمیری و نیمهمذاب دارد و به سنگکره اجازه میدهد تا به آرامی بر روی آن بلغزد.
عمق این لایه در نقاط مختلف زمین یکسان نیست. به طور معمول، خمیرکره از عمق حدود 80 تا 200 کیلومتری زیر سطح زمین آغاز میشود و تا عمق 700 کیلومتری ادامه پیدا میکند.
ویژگیها و جنس خمیرکره
ویژگی اصلی خمیرکره که آن را از لایههای دیگر متمایز میکند، حالت پلاستیک و نیمهمذاب آن است. برخلاف تصور رایج، این لایه یک اقیانوس مذاب کامل نیست؛ بلکه ترکیبی از مواد سنگگونه جامد است که میان آنها مقداری مواد مذاب (ماگما6) پراکنده شده است. این حالت را میتوان به خمیر دندان یا خمیر بازی تشبیه کرد که در حالت عادی جامد به نظر میرسند، اما تحت فشار آرام و مداوم، جریان پیدا میکنند و شکل میپذیرند.
دلیل این حالت خمیری، حرارت بسیار بالا و فشار در اعماق زمین است. هر چه به هستهٔ زمین نزدیکتر میشویم، دما به شدت افزایش مییابد. این حرارت باعث میشود تا بخشی از سنگها ذوب شوند و حالت روانتری پیدا کنند.
نقش حیاتی خمیرکره در زمینشناسی
خمیرکره مانند یک تسمهنقالهٔ عظیم زیرزمینی عمل میکند که تمام تحرکات اصلی سطح زمین را کنترل میکند. مهمترین نقشهای آن عبارتاند از:
۱. حرکت صفحات تکتونیکی: قارهها و اقیانوسهای زمین بر روی صفحات عظیم و سختی به نام صفحات تکتونیکی قرار دارند. این صفحات بر روی لایهٔ نرم و خمیری خمیرکره شناور هستند و به آرامی حرکت میکنند. این حرکت که سالانه تنها چند سانتیمتر است، در مقیاس زمانی میلیونها سال، باعث تغییر شکل نقشهٔ جهان، تشکیل ابرقارهها و سپس شکسته شدن آنها شده است.
۲. تشکیل کوهها و آتشفشانها: وقتی دو صفحه به هم برخورد میکنند، از آنجایی که هر دو سبک نیستند که به زیر هم بروند، لبههای آنها چین خورده و به سمت بالا فشرده میشوند و کوهها را به وجود میآورند. رشتهکوه عظیم هیمالیا نتیجهٔ برخورد صفحهٔ هندوستان به صفحهٔ اوراسیا است. از سوی دیگر، وقتی یک صفحه به زیر صفحهٔ دیگر میلغزد (فرورانش7)، سنگهای آن در عمق گوشته ذوب میشوند و این ماگما به سمت بالا حرکت کرده و با فوران خود، آتشفشانها را ایجاد میکند.
۳. ایجاد زمینلرزه: حرکت صفحات بر روی خمیرکره همیشه آرام و روان نیست. گاهی لبههای صفحات به هم قفل میشوند. فشار ادامه مییابد، انرژی در آن نقطه ذخیره میشود تا زمانی که سنگها ناگهان بشکنند و این انرژی به صورت امواج لرزهای آزاد شود که ما آن را به عنوان زمینلرزه احساس میکنیم.
| نام لایه | حالت فیزیکی | عمق تقریبی (کیلومتر) | توضیح |
|---|---|---|---|
| سنگکره (Lithosphere) | جامد و سفت | 0 - 100 | شامل پوسته و بخش بالایی گوشته. صفحات تکتونیکی در این لایه قرار دارند. |
| خمیرکره (Asthenosphere) | نیمهمذاب و خمیری | 80 - 700 | سنگکره بر روی این لایه حرکت میکند. حالت پلاستیک دارد. |
| گوشتهٔ زیرین (Lower Mantle) | جامد ولی داغ | 700 - 2900 | به دلیل فشار بسیار زیاد، علیرغم دمای بالا، حالت جامد خود را حفظ میکند. |
| هستهٔ بیرونی (Outer Core) | مذاب | 2900 - 5100 | عمدتاً از آهن و نیکل مذاب تشکیل شده و مسئول ایجاد میدان مغناطیسی زمین است. |
چگونه خمیرکره را مطالعه میکنند؟
از آنجایی که دسترسی مستقیم به خمیرکره غیرممکن است، دانشمندان از روشهای غیرمستقیم برای مطالعهٔ آن استفاده میکنند:
امواج لرزهای: مهمترین ابزار برای کاوش درون زمین است. هنگامی که زمینلرزهای رخ میدهد، امواج لرزهای در تمام جهات منتشر میشوند. سرعت و مسیر این امواج هنگام عبور از مواد مختلف (جامد، مذاب) تغییر میکند. با ثبت این امواج توسط دستگاههای لرزهنگار8 در سراسر جهان، دانشمندان میتوانند یک نقشهٔ سهبعدی از درون زمین، از جمله عمق و ضخامت خمیرکره، ترسیم کنند.
سنگهای گوشته: گاهی فعالیتهای آتشفشانی، قطعاتی از سنگهای گوشته (زینولیت9) را به سطح زمین میآورند. مطالعهٔ این سنگها اطلاعات ارزشمندی دربارهٔ ترکیب و شرایط حاکم بر خمیرکره در اختیار ما قرار میدهد.
مدلسازی کامپیوتری: با استفاده از ابررایانهها، دانشمندان میتوانند شرایط دما و فشار در اعماق زمین را شبیهسازی کرده و رفتار مواد در لایهای مانند خمیرکره را پیشبینی و تحلیل کنند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
1آستنوسفر (Asthenosphere): از واژههای یونانی "asthenēs" به معنای "ضعیف" و "sphaira" به معنای "کره" گرفته شده است. به معنای "سست کره" یا "کرهٔ ضعیف" است.
2سنگکره (Lithosphere): از واژههای یونانی "lithos" به معنای "سنگ" و "sphaira" به معنای "کره". به معنای "کرهی سنگی" است.
3صفحات تکتونیکی (Tectonic Plates): صفحات عظیم و شکستهای از سنگکره که سطح زمین را تشکیل میدهند و نسبت به یکدیگر حرکت میکنند.
4پوسته (Crust): بیرونیترین و نازکترین لایهٔ جامد زمین.
5گوشته (Mantle): لایهای ضخیم و سنگی که بین پوسته و هستهٔ زمین قرار دارد.
6ماگما (Magma): سنگ مذاب و داغی که در زیر سطح زمین قرار دارد. هنگامی که به سطح زمین برسد، "گدازه" (Lava) نامیده میشود.
7فرورانش (Subduction): فرآیندی که در آن یک صفحهٔ تکتونیکی به زیر صفحهٔ دیگر میلغزد.
8لرزهنگار (Seismograph): دستگاهی که امواج لرزهای ناشی از زمینلرزه یا انفجار را اندازهگیری و ثبت میکند.
9زینولیت (Xenolith): قطعهای از سنگ که توسط ماگمای در حال صعود به دام افتاده و به سطح زمین آورده میشود.
