گوشتهی زمین: لایهای اسرارآمیز در اعماق سیارهی ما
زمینهای از ساختار زمین: سیب و هستهی آن
برای درک محل قرارگیری گوشته، بهتر است زمین را به یک سیب تشبیه کنیم. پوست نازک سیب، همان پوسته1ی زمین است که ما روی آن زندگی میکنیم. بخش آبدار و خوشمزهی سیب، معادل گوشته است و در نهایت، هستهی سفت سیب نیز نشاندهندهی هستهی2 زمین است. گوشته، ضخیمترین لایهی زمین است و حدود 84% از حجم کل سیارهی ما را تشکیل میدهد.
کاوش در لایهها: گوشتهی فوقانی و تحتانی
خود گوشته نیز به دو بخش اصلی تقسیم میشود: گوشتهی فوقانی و گوشتهی تحتانی. مرز بین این دو در عمق حدود 660 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد.
| لایه | عمق (کیلومتر) | ویژگیهای کلیدی |
|---|---|---|
| گوشتهی فوقانی | 35 - 660 | سنگها نیمهمذاب و قابل حرکت هستند. منشأ ماگمای آتشفشانها. |
| گوشتهی تحتانی | 660 - 2900 | سنگها به دلیل فشار بسیار بالا، حالت جامد و بلوری دارند. |
یک بخش خاص در بالای گوشتهی فوقانی به نام سستکره3 وجود دارد که سنگهای آن حالت خمیری و نیمهمذاب دارند. حرکت بسیار کند صفحات تکتونیکی4 روی این لایهی نرم صورت میگیرد.
از چه ساخته شدهای؟ ترکیبات شیمیایی گوشته
هیچکس تا به حال مستقیماً به گوشته سفر نکرده است! پس چگونه از ترکیب آن باخبریم؟ دانشمندان با مطالعهی سنگهایی که از اعماق زمین به سطح میآیند (مانند الماس) و همچنین بررسی امواج لرزهای5 زمینلرزهها، ترکیب گوشته را حدس میزنند. گوشته عمدتاً از سنگهای سیلیکاتی غنی از عناصری مانند منیزیم و آهن تشکیل شده است. یک فرمول سادهشده برای مادهی معدنی رایج در گوشته (الیوین6) با فرمول شیمیایی $(Mg, Fe)_2SiO_4$ است.
این فرمول نشان میدهد که این ماده از اتمهای منیزیم (Mg)، آهن (Fe)، سیلیسیم (Si) و اکسیژن (O) ساخته شده است.
اجاق گاز عظیم زمین: دما و فشار در گوشته
همانطور که به اعماق زمین میرویم، هم دما و هم فشار به طور چشمگیری افزایش مییابند. در مرز بین گوشته و هسته، دما ممکن است به 3700 درجهی سانتیگراد برسد که تقریباً به اندازهی دمای سطح خورشید داغ است! فشار نیز آنقدر زیاد است که میتواند اتمها را به هم فشرده کند و ساختارهای بلوری جدیدی ایجاد نماید. برای درک فشار، تصور کنید تمام اقیانوسهای جهان را روی سرتان ریختهاند؛ فشار در گوشته بسیار بسیار بیشتر از این است.
رقص صفحات زمین: چگونه حرکت گوشته، سطح زمین را شکل میدهد؟
گوشته فقط یک لایهی ساکن نیست. گرمای شدید هستهی زمین باعث میشود سنگهای داغ گوشته به آرامی بالا بیایند، سپس سرد شده و دوباره پایین بروند. این فرآیند که همرفت7 نام دارد، مانند جریان آرام آب در حال جوشیدن در یک قابلمه است. این حرکت کند اما قدرتمند، صفحات سنگی عظیم (صفحات تکتونیکی) روی گوشته را به حرکت درمیآورد. به این حرکتها که مستقیماً ناشی از همرفت گوشته هستند، میتوان به عنوان یک مثال عملی و عینی از تأثیر گوشته اشاره کرد:
- زمینلرزهها: وقتی این صفحات به هم برخورد میکنند، میشکنند و انرژی آزاد میکنند که باعث لرزش زمین میشود.
- آتشفشانها: وقتی یک صفحه به زیر صفحهی دیگر میلغزد، سنگهای آن ذوب شده و به صورت ماگما به سطح زمین میرسند و آتشفشانها را تشکیل میدهند.
- تشکیل کوهها: برخورد دو صفحه میتواند باعث چینخوردگی پوسته و تشکیل رشتهکوههای عظیم مانند هیمالیا شود.
پس دفعهی بعد که خبری از یک زمینلرزه یا فوران آتشفشانی شنیدید، بدانید که منشأ این پدیدههای مهیب، در حرکت آرام و بیوقفهی گوشتهی زمین در اعماق چند ده کیلومتری زیر پای شماست.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
خیر، این یک اشتباه رایج است. بیشتر گوشته جامد است، اما در شرایط دما و فشار بالا، سنگهای جامد میتوانند بدون ذوب شدن، به آرامی جریان پیدا کنند (مانند خمیر بازی). تنها بخشهای بسیار کوچکی، مانند سستکره، تا حدی ذوب شدهاند.
خیر. عمیقترین حفرهای که انسان حفر کرده (حفرهی کولا در روسیه) تنها حدود 12.3 کیلومتر عمق دارد که حتی از ضخامت پوسته در برخی نقاط نیز کمتر است. رسیدن به گوشته با فناوری فعلی غیرممکن است.
حرکت همرفتی گوشته متوقف میشود. در نتیجه، حرکت صفحات تکتونیکی نیز پایان مییابد. دیگر زمینلرزه یا آتشفشانی رخ نخواهد داد، اما میدان مغناطیسی محافظ زمین نیز که توسط هستهی بیرونی مذاب ایجاد میشود، به تدریج ناپدید خواهد شد و سیاره را در معرض تابشهای مضر خورشیدی قرار خواهد داد.
پاورقی
1 پوسته (Crust): بیرونیترین لایهی سنگی و سفت زمین.
2 هسته (Core): مرکزیترین بخش زمین که از آهن و نیکل تشکیل شده و به بخش هستهی بیرونی مذاب و هستهی درونی جامد تقسیم میشود.
3 سستکره (Asthenosphere): بخش نرم و نیمهمذاب گوشتهی فوقانی که صفحات تکتونیکی روی آن حرکت میکنند.
4 صفحات تکتونیکی (Tectonic Plates): صفحات عظیم و شکستهی پوستهی زمین که دائماً در حرکت هستند.
5 امواج لرزهای (Seismic Waves): امواج انرژی که در اثر زمینلرزه ایجاد شده و از درون زمین عبور میکنند. دانشمندان با مطالعهی این امواج، به اطلاعاتی از درون زمین دست مییابند.
6 الیوین (Olivine): یک مادهی معدنی سیلیکاتی سبز رنگ که یکی از کانیهای اصلی تشکیلدهندهی گوشتهی فوقانی است.
7 همرفت (Convection): انتقال گرما از طریق حرکت سیالات (مانند ماگما یا آب) که در آن مادهی داغ بالا میرود و مادهی سرد پایین میرود.
