لقد أثار اللب الداخلي للأرض فضول الباحثين منذ اكتشافه من قبل عالم الزلازل الدنماركي إنجي ليمان في عام 1936، وكانت كيفية تحركه - سرعة دورانه واتجاهه - محور نقاش استمر لعقود من الزمن.
تشير مجموعة متزايدة من الأدلة إلى أن دوران اللب قد تغير بشكل كبير في السنوات الأخيرة، لكن العلماء ظلوا منقسمين بشأن ما يحدث بالضبط - وما يعنيه ذلك.
استحالة أخذ عينات مباشرة
إن جزءا من المشكلة يكمن في استحالة رصد أو أخذ عينات مباشرة من باطن الأرض العميق. وقد جمع علماء الزلازل معلومات عن حركة النواة الداخلية من خلال فحص سلوك الموجات الناتجة عن الزلازل الكبيرة التي تضرب هذه المنطقة.
وقد مكنت الاختلافات بين الموجات ذات القوة المتشابهة التي مرت عبر النواة في أوقات مختلفة العلماء من قياس التغيرات في موضع النواة الداخلية وحساب دورانها.
قالت الدكتورة لورين واسزيك، المحاضرة البارزة في العلوم الفيزيائية بجامعة جيمس كوك في أستراليا: "تم اقتراح الدوران التفاضلي للنواة الداخلية كظاهرة في السبعينيات والثمانينيات، ولكن لم يتم نشر الأدلة الزلزالية حتى التسعينيات".
تباطؤ دوران النواة
في عام 2023، اقترح أحد النماذج الواعدة وصفًا لنواة داخلية كانت تدور في الماضي بسرعة أكبر من الأرض نفسها، لكنها الآن تدور ببطء. وذكر العلماء أن دوران النواة كان يطابق دوران الأرض لفترة من الوقت. ثم تباطأ أكثر، حتى بدأ النواة تتحرك للخلف بالنسبة للطبقات السائلة المحيطة بها.
في ذلك الوقت، حذر بعض الخبراء من الحاجة إلى مزيد من البيانات لتعزيز هذا الاستنتاج، والآن قدم فريق آخر من العلماء أدلة جديدة مقنعة لهذه الفرضية حول معدل دوران اللب الداخلي. لا يؤكد البحث المنشور في 12 يونيو في مجلة Nature تباطؤ اللب فحسب، بل يدعم اقتراح عام 2023 بأن تباطؤ اللب هذا هو جزء من نمط طويل الأمد من التباطؤ والتسارع.
وتؤكد النتائج الجديدة أيضًا أن التغيرات في سرعة الدوران تتبع دورة مدتها 70 عامًا، وفقًا لما قاله الدكتور جون فيدال، المشارك في الدراسة وأستاذ علوم الأرض في كلية دورنسيف للآداب والفنون والعلوم بجامعة جنوب كاليفورنيا.
قال فيدال: "لقد كنا نتجادل حول هذا الأمر لمدة 20 عامًا، وأعتقد أن هذا هو الحل الصحيح. أعتقد أننا أنهينا المناقشة حول ما إذا كان النواة الداخلية تتحرك، وما هو نمطها خلال العقدين الماضيين".
ولكن ليس الجميع مقتنعين بأن الأمر محسوم، وكيف يمكن لتباطؤ النواة الداخلية أن يؤثر على كوكبنا لا يزال سؤالا مفتوحا - على الرغم من أن بعض الخبراء يقولون إن المجال المغناطيسي للأرض يمكن أن يلعب دورا.
مستقبل الدوران الأساسي
وفي الدراسة الجديدة، لاحظ فيدال وزملاؤه موجات زلزالية ناتجة عن الزلازل في نفس المواقع في أوقات مختلفة. ووجدوا 121 مثالاً لمثل هذه الزلازل التي حدثت بين عامي 1991 و2023 في جزر ساندويتش الجنوبية، وهي أرخبيل من الجزر البركانية في المحيط الأطلسي إلى الشرق من أقصى جنوب أمريكا الجنوبية. كما نظر الباحثون في موجات الصدمة التي اخترقت النواة من التجارب النووية السوفييتية التي أجريت بين عامي 1971 و1974.
وقال فيدال إن دوران القلب يؤثر على وقت وصول الموجة. وبمقارنة توقيت الإشارات الزلزالية أثناء ملامستها للقلب، كشف ذلك عن تغيرات في دوران القلب بمرور الوقت، مما يؤكد دورة الدوران التي تستمر 70 عامًا. ووفقًا لحسابات الباحثين، فإن القلب أصبح جاهزًا تقريبًا للبدء في التسارع مرة أخرى.
وبالمقارنة بدراسات الزلازل الأخرى التي تقيس الزلازل الفردية أثناء مرورها عبر النواة - بغض النظر عن وقت حدوثها - فإن استخدام الزلازل المزدوجة فقط يقلل من كمية البيانات القابلة للاستخدام، "ما يجعل الطريقة أكثر تحديًا"، كما قال واسزيك. ومع ذلك، فإن القيام بذلك مكّن العلماء أيضًا من قياس التغيرات في دوران النواة بدقة أكبر، وفقًا لفيدال. إذا كان نموذج فريقه صحيحًا، فإن دوران النواة سيبدأ في التسارع مرة أخرى في غضون حوالي خمسة إلى عشرة أعوام.
وكشفت أجهزة قياس الزلازل أيضًا أنه خلال دورة الـ 70 عامًا، يتباطأ دوران اللب ويتسارع بمعدلات مختلفة، "وهو ما سيحتاج إلى تفسير"، كما قال فيدال. أحد الاحتمالات هو أن اللب الداخلي المعدني ليس صلبًا كما هو متوقع. وقال إنه إذا تشوه أثناء دورانه، فقد يؤثر ذلك على تناسق سرعته الدورانية.
وتشير حسابات الفريق أيضًا إلى أن النواة لديها معدلات دوران مختلفة للحركة للأمام والخلف، وهو ما يضيف "مساهمة مثيرة للاهتمام في الخطاب"، كما قال واسزيك.
لكن عمق النواة الداخلية وعدم إمكانية الوصول إليها يعني أن الشكوك لا تزال قائمة، كما أضافت. أما فيما يتعلق بما إذا كان النقاش حول دوران النواة قد انتهى حقًا أم لا، فقالت وازك: "نحن بحاجة إلى المزيد من البيانات والأدوات المتعددة التخصصات المحسنة للتحقيق في هذا الأمر بشكل أكبر".
