همشهری آنلاین، فرخنده رفائی: زمین امروز سیاره‌ای آرام و مناسب برای زندگی به نظر می‌رسد، اما در اعماق آن جهانی متفاوت جریان دارد؛ هسته‌ای فلزی با دمایی بسیار بالا که از زمان شکل‌گیری سیاره تاکنون با لایه‌های اطراف خود در ارتباط بوده است. اکنون پژوهشی تازه سرنخ‌هایی به دست داده که نشان می‌دهد بخشی از مواد به‌جامانده از روزهای نخست تولد منظومه شمسی همچنان از هسته زمین به سمت لایه‌های بالاتر حرکت می‌کنند.
به گزارش ساینس‌الرت، پژوهشگران دانشگاه علم و فناوری چین در شهر هفی، با استفاده از شبیه‌سازی‌های پیشرفته و روش‌های یادگیری ماشین، چگونگی جابه‌جایی هیدروژن میان هسته و گوشته زمین را بررسی کرده‌اند. نتایج این تحقیق که در مجله Science Advances منتشر شده، نشان می‌دهد ترکیب شیمیایی بخش‌های عمیق گوشته ممکن است در طول تاریخ زمین بر اثر تبادل مواد با هسته تغییر کرده باشد.
هسته زمین از زمان شکل‌گیری این سیاره، حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش، بخشی از مواد اولیه آن را در خود نگه داشته است. یکی از این مواد هیدروژن است؛ عنصری که از ابر عظیم گاز و غبار سازنده خورشید و منظومه شمسی به زمین رسیده بود. شواهد تازه حاکی از آن است که بخشی از این هیدروژن هنوز به سمت بالا حرکت می‌کند و می‌تواند در تشکیل آب محبوس در ساختار کانی‌های گوشته و پوسته نقش داشته باشد.
پژوهشگران برای بررسی این فرایند، نسبت دو نوع هیدروژن را اندازه گرفتند: هیدروژن معمولی و دوتریوم که ایزوتوپی سنگین‌تر از هیدروژن است. تفاوت نسبت این دو عنصر می‌تواند سرنخ‌هایی درباره منشأ مواد و مسیر حرکت آنها در اعماق زمین فراهم کند.
اگر ترکیب شیمیایی گوشته صرفا میراث فرایندهای اولیه سردشدن و تبلور زمین بود، انتظار می‌رفت نسبت ایزوتوپ‌های هیدروژن در بخش‌های اولیه گوشته تفاوت چندانی نداشته باشد. اما شواهد بررسی‌شده نشان می‌دهد تبادل مداوم مواد میان هسته و گوشته می‌تواند این ترکیب را در گذر زمان تغییر داده باشد.
یکی از مهم‌ترین سرنخ‌ها از سنگ‌های آتشفشانی جزایر اقیانوسی به دست می‌آید. این سنگ‌ها از ماگمایی تشکیل می‌شوند که از اعماق زمین بالا می‌آید و در مناطقی مانند ایسلند و جزیره بافین کانادا به سطح می‌رسد. ترکیب ایزوتوپی هیدروژن در این سنگ‌ها، در کنار نسبت ایزوتوپ‌های هلیوم و تنگستن، نشانه‌هایی از انتقال مواد باستانی از نزدیکی مرز هسته و گوشته ارائه می‌کند.
بیشتر بخوانید:
- یافته‌های پژوهش جدید درباره خطرات سفر به سیاره سرخ | مریخ جای انسان نیست
- یافته‌های جدید نشان می‌دهند منظومه شمسی زودتر از برآوردهای قبلی نابود می‌شود
- راز داغی درون مریخ | نیم‌کره جنوبی صدها درجه گرم‌تر است
هلیوم-۳ از مواد اولیه منظومه شمسی به شمار می‌رود و در مقایسه با هلیوم-۴ که بخش مهمی از آن بر اثر واپاشی پرتوزای عناصر در زمین تولید می‌شود، می‌تواند نشانه‌ای از مواد اولیه سیاره باشد. تنگستن نیز به دلیل رفتار شیمیایی خود هنگام جدایی هسته از گوشته، سرنخ دیگری برای ردیابی این تبادل فراهم می‌کند.
در مجموع، یافته‌ها نشان می‌دهد اعماق زمین مخزنی کاملا جداافتاده از تاریخ سیاره نیست. مواد به‌جامانده از دوران شکل‌گیری زمین ممکن است همچنان در چرخه‌ای آهسته میان هسته و گوشته جابه‌جا شوند و ردپای شیمیایی این فرایند را در سنگ‌های آتشفشانی سطح زمین باقی بگذارند.