فرارو- پژوهشگران با استفاده از فناوری های پیشرفته لرزه نگاری، ساختارهایی ناشناخته و غیرمنتظره را در اعماق اقیانوس آرام کشف کرده اند که می تواند نظریه های کنونی درباره درون زمین را دگرگون کند.

به نقل از اکو نیوز، در طول تاریخ، درون زمین همواره به عنوان یکی از بزرگ ترین رازهای علمی شناخته شده است. ما می توانیم تا چند کیلومتر در پوسته زمین نفوذ کنیم، اما بخش های عمیق تر، به ویژه گوشته، از دسترس مستقیم خارج اند. به همین دلیل، دانشمندان برای مطالعه درون سیاره، ناچارند از سیگنال های غیرمستقیم استفاده کنند؛ سیگنال هایی که از امواج لرزه ای ناشی از زلزله ها به دست می آیند.

با این حال، تیمی از زمین فیزیک دانان به سرپرستی توماس شوتن از مؤسسه زمین شناسی ETH زوریخ و با همکاری پژوهشگران مؤسسه فناوری کالیفرنیا، توانسته اند با بهره گیری از پیشرفته ترین روش های تحلیل داده، نشانه هایی از ساختارهایی را در اعماق اقیانوس آرام بیابند که طبق مدل های فعلی زمین شناسی، اساساً نباید وجود داشته باشند.

دهه ها پژوهش درباره گوشته زمین بر پایه مطالعه تعداد محدودی از انواع امواج لرزه ای انجام می گرفت؛ روشی که هرچند مفید بود، اما تنها تصویری ناقص و محدود از درون سیاره ارائه می داد. تحول بزرگ زمانی رخ داد که دانشمندان از یک فناوری نوین به نام وارون سازی کامل موج (Full-waveform inversion) استفاده کردند. این روش، تمام امواج ناشی از زلزله ها و نه فقط بخشی از آن ها را تحلیل می کند و در نتیجه، نقشه ای دقیق تر از ساختارهای درونی زمین به دست می دهد.

اجرای این فناوری نیازمند ابررایانه هایی با توان پردازشی بسیار بالا است، چرا که حجم داده ها عظیم و تحلیل آن ها پیچیده است. شوتن و همکارانش با استفاده از این روش، بخش های زیرین گوشته را مورد بررسی قرار دادند و نتایج به دست آمده آن قدر شگفت انگیز بود که نگاه زمین فیزیک دانان به مدل های فعلی را به چالش کشید.

در مرحله دوم تحلیل ها، آن ها متوجه شدند تکه هایی شبیه به صفحات تکتونیکی در مناطقی از گوشته وجود دارند که هیچ سابقه ای از فرورانش (Subduction) یا برخورد صفحات زمین ساختی در آن ها ثبت نشده است. حیرت انگیزترین مورد در غرب اقیانوس آرام دیده شد؛ جایی که طبق مدل های پذیرفته شده، نباید چنین آثار و بقایایی وجود داشته باشد.

مدل های کنونی نشان می دهند که امواج لرزه ای در بخش های مختلف گوشته با سرعت های متفاوتی حرکت می کنند. این تفاوت ها بیانگر اختلاف در چگالی و سختی سنگ هاست. اما دلیل دقیق این ناهمگونی ها هنوز به روشنی مشخص نیست. شوتن در توضیح این پدیده می گوید: در مدل های تازه و با وضوح بالا، ما این ناهنجاری ها را در سراسر گوشته زمین مشاهده می کنیم. اما هنوز نمی دانیم دقیقاً از چه ساخته شده اند یا چه نوع ماده ای این الگوها را ایجاد کرده است.

بر اساس این یافته ها، چند فرضیه محتمل مطرح شده است:

تکه های باستانی از صفحات فرورفته: احتمال دارد این ساختارها بقایای صفحات تکتونیکی باشند که صدها میلیون سال پیش در اعماق زمین فرو رفته اند و از چرخه معمول برخورد و بازیافت صفحات جان سالم به در برده اند.

کیسه های سیلیکاتی اولیه: بخش هایی از گوشته اولیه زمین که از زمان شکل گیری سیاره، یعنی حدود چهار میلیارد سال پیش، در برابر جریان های همرفتی مقاومت کرده و تا امروز باقی مانده اند.

انباشت های سنگ های غنی از آهن: مناطقی با چگالی غیرمعمول که در اثر جابجایی ها و تغییرات حرارتی چندین میلیارد ساله درون زمین شکل گرفته اند.

پروفسور آندریاس فیشتنر از ETH زوریخ برای توصیف این کشف، از استعاره ای جالب استفاده می کند: تصور کنید پزشکی سال هاست با دستگاه سونوگرافی جریان خون را بررسی می کند و دقیقاً می داند شریان ها کجا هستند. حال اگر ابزار دقیق تری به او بدهیم و ناگهان شریانی در جایی غیرمنتظره پیدا کند، چه احساسی خواهد داشت؟ این همان احساسی است که ما نسبت به یافته های تازه داریم.

این تشبیه به خوبی نشان می دهد که یافته های جدید نه تنها شگفت انگیز، بلکه تا حدی گیج کننده اند؛ چرا که وجود چنین ساختارهایی اساساً با درک فعلی ما از رفتار گوشته و چرخه تکتونیکی زمین همخوانی ندارد.

در نگاه نخست، این کشف ممکن است صرفاً یک کنجکاوی علمی به نظر برسد، اما در واقع، درک آنچه در گوشته رخ می دهد تأثیر مستقیمی بر شناخت پدیده هایی دارد که در سطح زمین احساس می کنیم. ساختارهای مرموز کشف شده ممکن است نقش مهمی در موارد زیر داشته باشند:

جریان حرارتی درون سیاره: این ساختارها می توانند مسیر انتقال حرارت درون زمین را تغییر دهند و جریان های همرفتی را که قاره ها را جابجا می کنند، دگرگون سازند.

شکل گیری ستون های گوشته (Mantle Plumes): این جریان های داغ مسئول ایجاد نقاط داغ آتشفشانی در سطح زمین هستند، مانند جزایر هاوایی.

چرخه تکتونیکی زمین: اگر وجود بلوک های ساختاری خارج از مناطق کلاسیک فرورانش تأیید شود، دانشمندان باید مدل های فعلی درباره تولد، حرکت و نابودی صفحات زمین ساختی را بازنگری کنند.

دانشمندان می دانند که ساختارهای غیرعادی در گوشته زیرین وجود دارند، اما هنوز مشخص نیست که آیا این ساختارها بقایای صفحات فرو رفته اند، بخش هایی اولیه از گوشته هستند یا ماده ای ناشناخته تر. برای پیشرفت در این مسیر، پژوهشگران قصد دارند چندین روش مکمل را به کار گیرند؛ از جمله داده های الکترومغناطیسی، آزمایش های فیزیک کانی در شرایط شبیه به درون زمین و استفاده از نسل تازه ای از ابررایانه ها که می توانند مدل های دقیق تر و واضح تری تولید کنند.

به گفته دانشمندان، هر گام تازه در این مسیر نه تنها به درک عمیق تر از ساختار درونی سیاره مان کمک می کند، بلکه می تواند درک ما از تاریخ زمین، منشاء فعالیت های آتشفشانی و حتی پویایی قاره ها را نیز تغییر دهد. کشف تازه زیر اقیانوس آرام یادآور آن است که زمین هنوز رازهای فراوانی در دل خود پنهان دارد. شاید آنچه امروزه از درون سیاره می دانیم تنها بخشی کوچک از واقعیت باشد؛ واقعیتی که با هر پیشرفت علمی و هر داده تازه از اعماق زمین، چهره ای متفاوت از خود نشان می دهد.