تحدد الأبحاث وجود خزان في عباءة الأرض يحتوي على ثلاثة أضعاف حجم الماء في المحيطات

ولا تزال هناك كمية هائلة من المياه مخزنة على عمق حوالي 700 كيلومتر في البنية الداخلية للكوكب. يضم الخزان الجوفي كمية تعادل ثلاثة أضعاف إجمالي كتلة المياه الموجودة في المحيطات السطحية. وتم التعرف على هذه الرواسب من خلال تحليل الموجات الناتجة عن الزلازل. تظهر البيانات في مقال علمي نشرته مجلة Science.

يغير هذا الاكتشاف النماذج التقليدية حول أصل موارد المياه الأرضية. أشارت الفرضيات السابقة إلى تأثير المذنبات والكويكبات كمصدر رئيسي لترطيب الكوكب خلال المليار سنة الأولى من عمره. تشير الأدلة الجديدة إلى أن جزءًا كبيرًا من الماء خرج من باطن الأرض. تساعد الآلية الداخلية في تبرير الحفاظ على حجم البحار عبر العصور الجيولوجية.

دور معدن الرينجووديت في احتباس الماء

ولا يحدث التخزين العميق على شكل بحيرات أو أنهار جوفية سائلة. المورد محاصر في التركيب الجزيئي لمعدن نادر يعرف باسم رينجووديت. تحافظ هذه الصخرة ذات اللون المزرق على استقرارها فقط تحت ظروف الضغط الشديد. البيئة المثالية لتكوينها تقع في المنطقة الانتقالية لغطاء الأرض. يمتد النطاق بين 410 و660 كيلومترًا تحت القشرة.

يعمل Ringwoodite بشكل مشابه للإسفنجة المجهرية. يمتص جزيئات الهيدروجين والأكسجين مباشرة في تركيبته البلورية. تسمح قدرة هذه المادة على الاحتفاظ بالوشاح السفلي بتخزين كميات هائلة من الموارد الطبيعية. إن الوجود المستمر لهذه الرطوبة في الصخور يغير السلوك الفيزيائي للمادة الجيولوجية العميقة. ويمكن للباحثين قياس هذه التغيرات الجسدية من السطح باستخدام معدات عالية الدقة.

تقوم المنهجية الزلزالية برسم خرائط لأعماق الكوكب

يتطلب رسم خرائط المنطقة العميقة استخدام شبكة واسعة من معدات القياس. وقام الباحث ستيفن جاكوبسن، المرتبط بجامعة نورث وسترن، بتنسيق عملية جمع البيانات الهيكلية. استخدم الفريق المعلومات التي تم التقاطها بواسطة ما يقرب من 2000 جهاز قياس الزلازل تم تركيبها في أجزاء مختلفة من الولايات المتحدة. سجلت الأجهزة الاهتزازات الناتجة عن أكثر من 500 زلزال بدرجات متفاوتة على مدى أشهر من المراقبة المستمرة.

تغير الموجات الزلزالية سرعة انتشارها تبعا للوسط الذي تمر به. ويحدث الإزاحة بشكل أبطأ عندما تمر الاهتزازات عبر الصخور الرطبة مقارنة بالتكوينات الجافة. وقد سمح قياس هذه التباطؤات بدقة للعلماء بتحديد إحداثيات تركيزات الماء. قارن جاكوبسن الإجراء الفني بإجراء التصوير بالرنين المغناطيسي للكوكب. وتكشف الطريقة عن الديناميكيات المخفية تحت الصفائح التكتونية دون الحاجة إلى الحفر المستحيل.

التأثير المباشر على استقرار مستويات المحيطات

وجود الخزان العميق يعمل كنظام طبيعي لتنظيم المياه. تنحدر المياه السطحية إلى الوشاح من خلال مناطق الاندساس، حيث تغوص الصفائح التكتونية تحت بعضها البعض. يمتص الرينجووديت بعضًا من هذه المادة أثناء العملية الجيولوجية. وبعد ملايين السنين، يعود المورد إلى القشرة الأرضية من خلال الانفجارات البركانية وصعود الصهارة. الدورة المستمرة تبقي المحيطات في حالة توازن طويلة الأمد.

Leia Tambem

عالم فلكي يشرح الضوء الأبيض المسجل بعد سقوط نيزك بالقرب من بركان في الفلبين

يكشف الممثل الكوميدي ساكاموتو تشان عن شفاء مرض السكري من النوع الثاني بعد تغيير نمط الحياة

يقول آفي لوب إن اكتشاف الذكاء الفضائي يمكن أن يوحد البشرية وسط الأزمات العالمية

وبدون آلية الصرف والتخزين الداخلية هذه، سيكون للتكوين الجغرافي للكوكب شكل مختلف. إن نقل كل المياه الجوفية إلى السطح من شأنه أن يرفع مستوى المحيطات إلى مستويات متطرفة. ومن شأن التغطية السائلة أن تغمر جميع قارات اليوم. فقط قمم أعلى سلاسل الجبال ستبقى مكشوفة فوق خط المياه. لقد تجنبت الديناميكيات الداخلية سيناريو الفيضان العالمي وسمحت بتطور الحياة الأرضية.

تقدم الدورة العميقة أيضًا إجابات حول مدى صلاحية بيئة الأرض للسكن على المدى الطويل. كان لدى الكواكب المجاورة، مثل المريخ، مياه سائلة على سطحها خلال الماضي البعيد، لكنها فقدت موردها لصالح الفضاء. لم يقم القمر بتطوير احتياطيات كبيرة من المياه أثناء تكوينه. لقد حافظت الأرض على ظروفها الملائمة للحياة على وجه التحديد بفضل قدرتها على تجديد بحارها من المخزون الموجود في الوشاح السفلي.

الخطوات التالية لاستكشاف الوشاح السفلي

تعتمد الاستنتاجات الحالية في الغالب على القراءات الزلزالية المأخوذة تحت أراضي أمريكا الشمالية. ويخطط العلماء لتوسيع منطقة تغطية التحليلات للتحقق من التوزيع العالمي للظاهرة. الهدف الرئيسي هو التأكد مما إذا كان الرينجووديت المائي يشكل طبقة مستمرة حول القلب أو يتركز في جيوب معزولة. وسيتطلب توسيع المراقبة دمج البيانات من شبكات الزلازل الدولية التي تديرها مختلف الحكومات والمؤسسات البحثية.

وستسعى الأبحاث الجيولوجية الإضافية إلى توضيح المتغيرات التي لم يحددها الخبراء بعد. ستركز المراحل التالية من الدراسة على مقاييس محددة لسلوك الكواكب:

• رسم خرائط لوجود المعدن المائي تحت الصفائح التكتونية للقارات الأخرى.
• حساب تفصيلي لحجم المياه الأقصى الذي تدعمه منطقة الوشاح الانتقالية.
• قياس سرعة نقل الموارد بين الطبقات السطحية والعميقة.
• تقييم تأثير الدورة الداخلية على الحفاظ على مناخ الأرض على المدى الطويل.
• تطبيق البيانات في تحليل الكواكب الخارجية ومناطق قابليتها للسكن المحتملة في الكون.

إن الفهم التفصيلي لنظام المياه الخفي هذا يعمل على تحسين النماذج النظرية حول تطور الأرض. يوفر كل زلزال مسجل جديد أجزاء إضافية من المعلومات حول البنية الداخلية للكرة الأرضية. توضح البيانات المتراكمة أن الديناميكيات الجيولوجية العميقة لها تأثير مباشر على الحفاظ على النظم البيئية السطحية. بدأت الجيولوجيا الحديثة في التعامل مع عباءة الأرض باعتبارها عنصرًا نشطًا وأساسيًا في دورة المياه.