“حدث مستمر” في نواة الأرض قد يفسد “مجرى الحياة”
تشكلت الأرض منذ 4.5 مليار سنة أو نحو ذلك، ومنذ ذلك الحين، كانت الحرارة تبرد ببطء من الداخل.
وبينما تتقلب درجات حرارة السطح والغلاف الجوي على مدار الدهور، فإن الداخل المنصهر – القلب النابض لكوكبنا – ظل يبرد طوال هذا الوقت.
وهذا ليس استعارة بسيطة: الدينامو الدوار والحمل الحراري في أعماق الأرض هو ما يولد مجاله المغناطيسي الواسع، وهو هيكل غير مرئي يعتقد العلماء أنه يحمي عالمنا ويسمح للحياة بالازدهار. وبالإضافة إلى ذلك، يُعتقد أن الحمل الحراري في الوشاح والنشاط التكتوني والنشاط البركاني يساعدان في الحفاظ على الحياة من خلال تثبيت درجات الحرارة العالمية ودورة الكربون.
ونظرا لأن باطن الأرض لا يزال باردا، وسيستمر في فعل ذلك، فهذا يعني أن الداخل سيتصلب في النهاية، وسيتوقف النشاط الجيولوجي، وربما يحول كوكب الأرض إلى صخرة قاحلة، على غرار المريخ أو عطارد. وكشف بحث جديد أن هذا قد يحدث في وقت أقرب مما كان يعتقد سابقا.
ويمكن أن يكون المفتاح معدنا على الحدود بين قلب الأرض الخارجي من الحديد والنيكل والسائل المنصهر السفلي من الوشاح فوقه. ويُطلق على هذا المعدن الحدودي اسم bridgmanite، وستؤثر سرعة توصيله للحرارة على مدى سرعة تسرب الحرارة عبر اللب وخروجها إلى الوشاح. وتحديد هذا المعدل ليس بسيطا، ويمكن أن تختلف الموصلية الحرارية بناء على الضغط ودرجة الحرارة، وهما يختلفان اختلافا كبيرا في أعماق كوكبنا.
وللتغلب على هذه الصعوبة، قام فريق من العلماء بقيادة عالم الكواكب موتوهيكو موراكامي، من ETH Zurich في سويسرا، بإشعاع بلورة واحدة من bridgmanite بأشعة الليزر النبضية، ما أدى في الوقت نفسه إلى زيادة درجة حرارته إلى 2440 كلفن والضغط إلى 80 غيغاباسكال، وهو قريب مما نعرفه للظروف في الوشاح السفلي – ما يصل إلى 2630 كلفن و127 غيغاباسكال من الضغط.
وقال موراكامي: “يتيح لنا نظام القياس هذا أن نظهر أن التوصيل الحراري للبريدجمانيت أعلى بنحو 1.5 مرة مما هو مفترض”.
وهذا بدوره يعني أن تدفق الحرارة من اللب إلى الوشاح أعلى مما كنا نظن – وبالتالي، فإن معدل تبريد باطن الأرض أسرع.
ويمكن أن تكون العملية متسارعة. وعندما يبرد، يتحول بريدجمانيت إلى معدن آخر يسمى بوست بيروفسكايت، وهو أكثر موصلة للحرارة وبالتالي يزيد من معدل فقدان الحرارة من اللب إلى الوشاح.
وقال موراكامي: “يمكن أن تعطينا نتائجنا منظورا جديدا لتطور ديناميكيات الأرض. يقترح أن الأرض، مثل الكواكب الصخرية الأخرى عطارد والمريخ، تبرد وتصبح غير نشطة بشكل أسرع بكثير مما كان متوقعا”.
وبالنسبة إلى مدى السرعة بالضبط، فهذا غير معروف، فتبريد كوكب بأكمله ليس شيئا نفهمه جيدا. ويبرد المريخ بشكل أسرع قليلا لأنه أصغر بكثير من الأرض، ولكن هناك عوامل أخرى قد تلعب دورا في مدى سرعة تبريد الكواكب الداخلية.
وعلى سبيل المثال، يمكن أن يؤدي تحلل العناصر المشعة إلى توليد حرارة كافية للحفاظ على النشاط البركاني. وهذه العناصر هي أحد المصادر الرئيسية للحرارة في وشاح الأرض، لكن مساهمتها ليست مفهومة جيدا.
وقال موراكامي: “ما زلنا لا نعرف ما يكفي عن هذه الأنواع من الأحداث لتحديد توقيتها”.
ومع ذلك، من المحتمل ألا تكون عملية سريعة على المقاييس البشرية، في كلتا الحالتين. في الواقع، من الممكن أن تصبح الأرض غير صالحة للحياة بواسطة آليات أخرى قبل ذلك بوقت طويل. لذلك قد يكون لدينا بعض الوقت للعمل أكثر على المشكلة لمعرفة ذلك.
ونُشر بحث الفريق في رسائل علوم الأرض والكواكب.
