سستکره: لایه نرم و خمیری زمین
ساختار زمین: از پوستۀ سخت تا هستۀ داغ
زمین مانند یک پیاز لایهلایه است. برای درک جایگاه سستکره، ابتدا باید با ساختار کلی زمین آشنا شویم.
| نام لایه | ضخامت تقریبی | حالت فیزیکی | توضیح ساده |
|---|---|---|---|
| پوسته[4] | 5 تا 70 کیلومتر | جامد و شکننده | لایه بیرونی و نازک که روی آن زندگی میکنیم. |
| گوشته[3] | حدود 2900 کیلومتر | جامد-خمیری (بیشتر) | ضخیمترین لایه؛ سستکره بخشی از آن است. |
| هسته خارجی[5] | حدود 2200 کیلومتر | مایع | آهن و نیکل مذاب؛ میدان مغناطیسی زمین را میسازد. |
| هسته داخلی[6] | حدود 1200 کیلومتر | جامد | با وجود دمای بسیار بالا، به دلیل فشار عظیم جامد است. |
سنگکره از پوسته و قسمت فوقانی جامد گوشته تشکیل شده و مانند یک تختهی سفت و سخت است. درست در زیر این تختهٔ سفت، سستکره قرار دارد. تفاوت اصلی این دو لایه در میزان سختی و توانایی جریان یافتن است.
چرا سستکره خمیری است؟ نقش دما و فشار
سوال جالب اینجاست: چرا سنگ در عمق حدود 100 کیلومتری، نرم میشود؟ دو عامل اصلی دخیل هستند: دما و فشار.
با پایین رفتن از پوسته، دما به شدت افزایش مییابد (تقریباً 30 درجه سانتیگراد به ازای هر کیلومتر). این گرما باعث میشود سنگها به نقطهای نزدیک شوند که شروع به ذوب جزئی کنند. یعنی همهی سنگ آب نمیشود، بلکه فقط بخشی از کانیهای آن ذوب میشوند و مانند چسب بین دانههای جامد باقیمانده عمل میکنند. از طرفی، فشار بسیار بالا در این عمق مانع از ذوب کامل سنگ میشود. نتیجه این تعادل، ایجاد لایهای با رفتار خمیری یا پلاستیک است. مانند خمیر دندان که نه کاملاً جامد است و نه کاملاً مایع، یا مانند گِل سفالگری که میتوان آن را شکل داد.
یک فرمول ساده برای فهم رابطهی فشار، دما و حالت ماده به ما میگوید که تغییر حالت به هر دو بستگی دارد. برای سستکره، شرایط به گونهای است که حالت نیمهمذاب ایجاد میشود.
سستکره روی صحنه: عامل حرکت قارهها و زمینلرزه
سستکره فقط یک لایهٔ عجیب زیر زمین نیست؛ نقشهبردار و موتور پنهان سیاره ماست! صفحات سنگی عظیم (سنگکره) مانند قایقهای بزرگ یخ روی اقیانوسی از سستکرهی نرم شناور هستند.
گرمای درون زمین، باعث میشود مواد داغتر گوشته از اعماق بالا بیایند و پس از سرد شدن دوباره پایین بروند. این یک چرخهٔ حرارتی ایجاد میکند که به آن همرفت میگویند. جریان این مواد نیمهمذاب در سستکره، صفحات سفت سنگکره را به آرامی میراند. سرعت این حرکت بسیار کند، حدود 2 تا 10 سانتیمتر در سال است (به سرعت رشد ناخنهایتان!). اما در مقیاس میلیونها سال، این حرکتهای کوچک، کوهها را میسازد، اقیانوسها را باز و بسته میکند و قارهها را جابهجا مینماید.
وقتی دو صفحهٔ سنگی به هم میسایند، گیر میکنند و فشار بین آنها زیاد میشود. ناگهان انرژی ذخیره شده آزاد میشود و زمین میلرزد. اگر سستکره اینقدر نرم نبود، صفحات اصلاً حرکت نمیکردند و پوسته زمین مرده و بدون فعالیت میماند.
| نوع مرز صفحات | نتیجه حرکت | یک مثال ملموس |
|---|---|---|
| واگرا (دور شدن) | ساخت پشته میان اقیانوسی، آتشفشان | مثل شکافتن یک نان داغ که خمیر از وسط بیرون میزند. |
| همگرا (برخورد) | ساخت کوه، زمینلرزههای شدید | مثل برخورد دو ماشین اسباببازی که جلوتر از هم چینخورده و بالا میروند. |
| امتدادلغز (لغزش کنار هم) | زمینلرزههای مکرر | مثل مالیدن دو دست به هم که گاهی گیر میکنند و ناگهان رها میشوند. |
آیا میتوان سستکره را دید یا لمس کرد؟
خیر، ما نمیتوانیم مستقیماً به سستکره سفر کنیم. عمق آن از 100 کیلومتری شروع میشود و عمیقترین چاهی که انسان حفر کرده فقط حدود 12 کیلومتر عمق دارد! پس دانشمندان چگونه از وجودش مطمئن هستند؟ آنها با مطالعهی امواج لرزهای (امواجی که در زمینلرزه ایجاد میشوند) این لایه را کشف کردند. سرعت این امواج در مواد جامد و مایع متفاوت است. دانشمندان متوجه شدند در عمق خاصی، سرعت امواج کند میشود که نشاندهندهٔ وجود لایهای نرمتر (سستکره) زیر لایهٔ سخت (سنگکره) است. دقیقاً مثل این است که با ضربه زدن به یک دیوار و گوش دادن به صدای آن، بفهمیم پشت آن خالی است یا پر.
پرسشهای مهم و اشتباهات رایج
پاسخ: خیر. این یک اشتباه رایج است. سستکره عمدتاً جامد است اما به دلیل ذوب جزئی و دمای بالا، مانند یک جسم خمیری رفتار میکند و در مقیاس زمانی بسیار طولانی جریان مییابد. درصد مادهٔ مذاب در آن بسیار کم (کمتر از 10%) است.
پاسخ: فشار در این عمق بسیار زیاد است و مواد را متراکم نگه میدارد. رفتار خمیری به این معنی نیست که لایه ضعیف است، بلکه به این معنی است که در برابر نیروهای آهسته و مداوم (مانند جریان همرفتی) تسلیم میشود و تغییر شکل میدهد، درست مانند یخی که روی یک سطح شیبدار به آرامی میلغزد.
پاسخ: خیر. زیر اقیانوسها نازکتر (حدود 100 کیلومتر) و زیر قارهها ضخیمتر (گاهی تا 200 کیلومتر) است. دلیل آن تفاوت در دمای زیرین و ترکیب سنگها است.
پاورقی
[1] سستکره: معادل Asthenosphere. از دو بخش یونانی «asthenēs» به معنی ضعیف و «sphaira» به معنی کره گرفته شده است.
[2] سنگکره: معادل Lithosphere. لایهٔ سفت و سخت بیرونی زمین شامل پوسته و قسمت فوقانی گوشته.
[3] گوشته: معادل Mantle. ضخیمترین لایه زمین که بین پوسته و هسته قرار دارد.
[4] پوسته: معادل Crust. بیرونیترین و نازکترین لایهٔ زمین.
[5] هسته خارجی: معادل Outer Core. لایه مذاب فلزی که هسته داخلی را احاطه کرده است.
[6] هسته داخلی: معادل Inner Core. مرکزیترین و جامدترین بخش زمین.
