چرا هسته سیاره ما در حال نشت است!!

تصویر هنری از درون زمین

(forplayday/Getty Images)

غلظتهای بی‌سابقه ایزوتوپ هلیوم که در داخل سنگهای 62 میلیون ساله قطب شمال یافت شده است، می‌تواند قانع کننده‌ترین شواهد تا به امروز برای نشت آهسته در هسته سیاره ما باشد.

تیمی از ژئوشیمیدانان از موسسه اقیانوس شناسی وودز هول و موسسه فناوری کالیفرنیا با تکیه بر نتایج تجزیه و تحلیل قبلی جریان‌های گدازه‌های باستانی، اکنون بیش از هر زمان دیگری مطمئن شده‌اند که هلیوم محبوس شده در هسته در هنگام شکل گیری سیاره ما راه خود را به سوی سطح باز کرده است.

هلیوم از آنجایی که بسیار سبک و غیر واکنشی است، نمی‌تواند مانع از انتشار گاز از سنگهای در معرض اتمسفر و رانش به فضا شود.

این امر باعث می‌شود هلیوم به یک ماده شگفت‌آور کمیاب در سطح سیاره تبدیل شود. با این حال، اینکه چقدر از این عنصر در اعماق پای ما به دام افتاده است، یکی از ناشناخته‌های بزرگ در زمین‌شناسی است.

پس از حدود 4.6 بیلیون سال بیرون آمدن گدازه، بیشتر هلیوم زمین که در دوران نوزادی بلعیده شده بود، باید به سطح می‌آمد. بنابراین هر اثری از گازی که در محموله‌های نسبتاً تازه سنگ‌های آتشفشانی یافت می‌شود باید از جیب‌های گوشته‌ای که هنوز هلیوم خود را پس نداده‌‌اند، یا از ذخایر با نشت آهسته آمده باشد.

گدازه‌های بازالتی در جزیره بافین کانادا حاوی برخی از بالاترین نسبت‌های هلیوم 3 (3He) به ایزوتوپ کمی سنگین‌تر، هلیوم 4 (4He) هستند. برای زمین شناسان، چنین ترکیبی نشان می‌دهد که وجود گاز آلوده به جو نیست، بلکه نشانه‌ای از ریشه‌های عمیقتر و قدیمیتر است.

چندین سال پیش، فارست هورتون، ژئوشیمیدان مؤسسه اقیانوس شناسی وودز هول، نسبت ایزوتوپ هلیوم را تا 50 برابر سطوح جوی در نمونه‌های الیوین جمع‌آوری شده از گدازه بافین کشف کرد که حتی برای خود گوشته نیز بالا بود.

این غلظت غیرمعمول از 3He همچنین در گدازه‌های جمع‌آوری‌شده از ایسلند، روی بخشی از پوسته وجود داشت که تصور می‌شد بالای سطح متمایز فعالیت گوشته خود قرار دارد.

بدون رد احتمال تصادف، هورتون و تیمش به این فکر کردند که آیا هر دو نقطه داغ ممکن است هلیم خود را از یک مخزن باستانی در مجاورت گوشته دریافت کرده باشند.

اکنون به نظر می‌رسد که تصور آنها ممکن است درست باشد. آخرین تجزیه و تحلیل آنها شامل مجموعه‌ای از الیوین که از ده ها مکان پناه گرفته در سراسر بافین و جزایر اطراف آن گرفته شده است، بالاترین نسبت 3He به 4He را که تاکنون در سنگهای آتشفشانی ثبت شده است، نشان می‌دهد که تقریبا 70 برابر هر چیزی است که در جو دیده می‌شود.

با در نظر گرفتن نسبت ایزوتوپ‌های دیگر، از جمله استرانسیوم و نئودیمیم، این تیم می‌تواند عواملی را رد کند که ممکن است هویت هلیوم را پس از فوران تغییر داده باشد و دلیل قوی‌تری برای منشاء غیرعادی گاز ایجاد کند.

نمودار انتقال هلیوم به گوشته

هلیوم می‌تواند به آرامی از هسته بیرونی به گوشته پخش شود و ده‌ها هزار سال طول بکشد تا ظهور کند. (هورتون، و همکاران، طبیعت، 2023)

اندازه‌گیری نسبت ایزوتوپ‌های یک گاز نجیب دیگر، نئون، نیز با شرایط کنونی زمانی مطابقت دارد که زمین در بیلیونها سال پیش در حال کنار هم قرار می‌گرفت و نشان می‌دهد که یک طاق کاملاً فراموش شده است.

شبیه‌سازی‌ها بر روی ترمودینامیک، فشارها و ترکیب روده‌های سیاره ما نشان می‌دهد که ذخایر گازهای نجیب محبوس شده در هسته می‌توانست با رشد زمین محافظت شود و در طول زمان به گوشته اطراف نفوذ کند.

هسته زمین که در پشت هزاران کیلومتر سنگ متراکم و داغ پنهان شده است، تقریباً غیرقابل دسترس است. تنها راه ما برای مطالعه آن، گوش دادن دقیق به نحوه انعکاس سیاره ما در زیر پوست آن است.

اگر نشت کند، ممکن است یک راه دیگر برای مطالعه فرآیندهای آن داشته باشیم و یک یا دو چیز در مورد نحوه گرد هم آمدن سیاراتی مانند سیاره ما از چرخشی از غبار و گاز اولیه بیاموزیم.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Our Planet’s Core Seems to Be Leaking, And Scientists Think They Know Why

By MIKE MCRAE 23 October 2023

https://www.sciencealert.com/our-planets-core-seems-to-be-leaking-and-scientists-think-they-know-why