اشترك في النشرة الإخبارية لنظرية Wonder's Wonder Science. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
كانت عالم الزلازل ديبورا كيلب تتجول في سجلات زلزال كاليفورنيا من العقود الأربعة الماضية عندما لاحظت شيئًا غريبًا – سلسلة من الزلازل العميقة التي حدثت تحت سييرا نيفادا على عمق حيث تكون قشرة الأرض عادةً حارًا جدًا وعالي الضغط على النشاط الزلزالي.
“في شمال كاليفورنيا عادة ما تنخفض بيانات (الزلزال) إلى حوالي 10 كيلومترات (6 أميال). في جنوب كاليفورنيا ، سوف ينخفض بشكل أعمق قليلاً إلى 18 كيلومترًا (11 ميلًا)” ، قال كيلب ، الباحث في معهد سكريبس لعلوم المحيطات بجامعة كاليفورنيا ، في يشير إلى الأعمدة التي تحدث فيها السواجس عادة في هذه الأساسيات.
لكن الزلازل التي عثرت عليها تقع بالقرب من المنطقة الوسطى من سلسلة الجبال كانت تصل إلى ضعف عمقها – ويبدو أنها مستمرة.
وقال كيلب: “حقيقة أننا نرى بعض الزلزالية التي تقل عن 20 كيلومترًا (12.4 ميلًا) – مثل 20 كيلومترًا إلى 40 كيلومترًا (25 ميلًا) – أمر غريب للغاية”. “إنه ليس شيئًا تراه عادة في الزلازل القشرية.”
قام Kilb بإبلاغ البيانات إلى Vera Schulte-Pelkum ، عالم الأبحاث في المعهد التعاوني للبحوث في العلوم البيئية وأستاذ أبحاث مشارك في العلوم الجيولوجية بجامعة كولورادو بولدر. كان Schulte-Pelkum يدرس بالفعل بصمة الصخور الغريبة في Sierra Nevada ، والتي أظهرت تشوهات صخرية عميقة داخل نفس المنطقة.
باستخدام البيانات المكتشفة حديثًا ، قام الباحثون بتصوير Sierra Nevada من خلال تقنية تعرف باسم تحليل وظيفة المتلقي ، والتي تستخدم الموجات الزلزالية لرسم الخريطة للبنية الداخلية للأرض. وجد العلماء أنه في المنطقة الوسطى من سلسلة الجبال ، تقشير قشرة الأرض حاليًا ، وهي عملية تُعرف علمياً باسم التمسك بالليهوسفيري. أبلغت Kilb و Schulte-Pelkum عن النتائج التي توصلت إليها في ديسمبر في خطابات الأبحاث الجيوفيزيائية المجلة.
تصطف الفرضية مع تكهنات سابقة بأن المنطقة خضعت لتصاب ليثوسفيريك ، والتي تحدث عندما تغرق الطبقة الخارجية للأرض في الطبقة السفلية من الوشاح. الآن ، يعتقد مؤلفو الدراسة أن العملية مستمرة وتتقدم حاليًا إلى شمال سلسلة الجبال ، وفقًا للدراسة.
“لقد قارنا الملاحظات وأدركنا أن إشارات النسيج الصخرية الغريبة (ترتيب الصخور) وزلازلها العميقة الغريبة كانت في نفس المنطقة” ، قالت شولت بيلكوم. “إذن قررنا أن ننظر إليها عن كثب ، ووجدنا هذه القصة بأكملها.”
وقال شولتي بيلكوم إن ما يحدث في ظل سييرا نيفادا يمكن أن يقدم نظرة نادرة حول كيفية تشكيل القارات. وأضافت أن النتيجة يمكن أن تساعد العلماء على تحديد المزيد من المجالات التي تحدث فيها هذه العملية بالإضافة إلى توفير فهم أفضل للزلازل وكيف يعمل كوكبنا.
كيف تشكلت القارات
تتكون الطبقة العلوية للأرض ، الغلاف الصخري ، من القشرة الصلبة والجزء العلوي من الوشاح ، الذي هو في حالة أكثر كثافة ، ولكن أكثر سائل. تحتوي هذه الطبقة أيضًا على القشرة المحيطية للأرض – طبقة أرق وأكثر كثافة أسفل المحيطات – والقشرة القارية التي تقع فوق هذه الطبقة. لكن كيف تمكن هؤلاء الطبقات الفرعية من الوجود في هذه الحالة المثالية ، مع القارات في الأعلى ، هو شيء من الغموض.
وقال شولت بيلكوم: “لقد تصادف القارات فقط فوق مستوى سطح البحر الحالي ، لحسن الحظ بالنسبة لنا ، لأن … إنها مصنوعة من المعادن الأقل كثافة في المتوسط”. “لجعلها أعلى (في المقام الأول) ، عليك التخلص من بعض الأشياء الكثيفة.”
إن التمسك بالليهوسفيريك هو عملية سحب المواد الكثيفة التي يتم سحبها إلى القاع ، بينما تظهر المادة الأقل كثافة في الأعلى ، مما يؤدي إلى خلق الأرض. وأوضحت: “إنه يلقِ بعضًا من هذه الأشياء الكثيفة في هذه الطبقة الصلبة التي تحتها وفصلها بشكل أساسي حتى تتوقف عن السحب على الأشياء الأقل كثافة أعلاه”.
داخل تصوير الأرض أسفل سييرا نيفادا ، وجد الباحثون طبقة مميزة داخل الوشاح على بعد حوالي 40 إلى 70 كيلومترًا (25 إلى 43 ميلًا). وأظهرت البيانات هذه الطبقة بصمات محددة تغيرت تدريجيا شمالا.
إذا كان على المرء أن يكون لديه كتلة من الطين يحتوي على بقع من الطين الملون المختلفة طوال الوقت ، وضغط الطين بين أيديهم ، فإن البقع ستبدأ في التحول إلى خطوط-وهذا يشبه كيف تظهر تشوهات الصخور.
في جنوب سييرا ، كان للصخور الكثيفة أقوى الخطوط المتأصلة واتضح أنها كانت قد ابتعدت بالفعل عن القشرة ، بينما يبدو أن هذه العملية في المنطقة الوسطى مستمرة. في شمال سييرا ، لا توجد حاليًا أي علامات على التشوه. هذه الطبقة المتميزة داخل الوشاح ستشرح أيضًا زلازل العميقة التي تم العثور عليها ، حيث أن القشرة في المنطقة الوسطى سميكة بشكل غير عادي من أن يتم سحبها وأكثر برودة من مادة الوشاح الساخنة عادة في تلك الأعماق.
وقال شولت بيلكوم: “يستغرق الصخور وقتًا طويلاً حقًا للتسخين أو التبريد. لذا إذا قمت بنقل بعض الأشياء ، كما تعلمون ، عن طريق سحبها لأسفل أو دفعها لأعلى ، فإن الأمر يستغرق بعض الوقت لضبط درجة حرارته”.
كان من الصعب الحصول على أدلة على هذه العملية. ليس مرئيًا من فوق الأرض ، وهي عملية بطيئة للغاية. قام العلماء بتنظيم أن ساوث سييرا أنهى عملية التعاقد من الليثوسفيري التي تسببت في حوالي 4 ملايين إلى 3 ملايين سنة ، وفقًا للدراسة.
وقال شولتي بيلكوم إن هذه الأحداث الطبيعية تحدث أحيانًا في جميع أنحاء العالم. وأضافت: “من الناحية الجيولوجية ، هذه عملية سريعة للغاية مع فترات طويلة من الاستقرار بينهما … … هذا (الصعوبة في الغلاف الصخري) ربما بدأ يحدث منذ وقت طويل عندما بدأنا في بناء القارات ، و (القارات) قد أصبح أكبر مع مرور الوقت. لذلك فهو مجرد نوع من هذا الشيء المترابط والمترجمة”.
نقاش مستمر
كانت سييرا نيفادا موضوع نقاش لعقود في مجتمع الجيولوجيا بسبب شذوذ موجود في الوشاح الموجود أسفل الوادي العظيم.
في حين أن بعض العلماء يعتقدون أن التمسك بالليهوسفيريك تسبب في هذه الميزة ، يعتقد علماء آخرون أنها قد تكون ناتجة عن الانشقاق ، وهو عندما يغرق صفيحة محيطية تحت صفيحة أقل كثافة ، مثل القشرة القارية ، ويغير المشهد ، كما قال ميتشل مكميلان ، وهو جيولوجي بحث ، ما بعد الدكتوراه في تقنية جورجيا ، الذي لم يشارك في الدراسة.
وقال: “هناك بالفعل فرضيتان متنافسون لشرح كل هذه البيانات ، ولا تحصل حقًا على ذلك في كثير من الأحيان في الجيولوجيا. … لذلك ستضيف هذه الورقة إلى تلك المناقشة بأكملها بطريقة أنيقة حقًا”.
يمكن أن تساعد مزيد من الدراسة داخل هذا المجال أيضًا العلماء على فهم أفضل لكيفية تطور الأرض في المدى الطويل. وقال مكميلان إنه إذا استمر التسلل الليشفيري تحت سلسلة الجبال ، يمكن للمرء أن يتكهن بأن الأرض ستستمر في التمدد عموديًا ، مما يغير الطريقة التي يبدو بها المناظر الطبيعية الآن. ولكن قد يستغرق ذلك من عدة مئات من الآلاف إلى بضعة ملايين عام ، كما أضاف.
بشكل عام ، هناك أحزمة جبلية كبيرة ، أو في أي مكان ، يوجد باثوليث ، حيث تتوقع أن تجد هذه الأحداث ، على حد قول ماكميلان. وأضاف أن جبال الأنديز ، وهي سلسلة جبلية طويلة في أمريكا الجنوبية ، هي مثال على مكان آخر حيث يتكهن العلماء بالرضا في الغلاف الصخري بمجرد حدوثه ويمكن أن يحدث اليوم.
وقال مكميلان: “أعتقد أن هذه الدراسة على وجه الخصوص (أبرز) أهمية ربط مجموعات البيانات المختلفة هذه”.
من خلال فهم هذه العملية بشكل أفضل ، يمكن للعلماء معرفة المزيد عن وظائف الكوكب وما يحدث تحت سطحه ، بما في ذلك حدوث الزلازل التي تم ربطها بهذه العملية. بشكل منفصل ، فإن كوكب فينوس ، الذي لا يحتوي على تكتونيات مثل الأرض ، لديه دليل على هذه الأحداث المتساقطة للليهوسفيريك ، ومن خلال فهم العملية على الأرض ، يمكننا البدء في تطبيقها على فينوس ، على حد قوله.
وقال شولت بيلكوم: “إنه لأمر رائع حقًا التفكير في كيف يمكن أن تكون … المشي في سييرا أو في سفوح التلال ، أو حتى في أي مكان آخر في قارة. و كما تعلم ، هناك أشياء تدور بعمق تحتك التي لا ندركها”.
“نحن مدينون لوجودنا على الأرض في هذه العمليات التي تحدث. إذا لم تصنع الأرض قارات ، فسنكون مخلوقات مختلفة تمامًا … لقد تطورنا لأن الكوكب تطورت بالطريقة التي حدث بها. لذا فما عليك سوى فهم نوع من فهم النظام بأكمله ، على ما أعتقد ، له قيمة – إلى أبعد من أضرار نقدية أقل وتأثيرًا أقل إنسانيًا أثناء ، على سبيل المثال ، ساحة الساحة”.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com