فضولي الأطفال هي سلسلة للأطفال من جميع الأعمار. إذا كان لديك سؤال تريد أن يجيب عليه خبير ، فأرسله إلى [email protected].
كيف يبقى داخل الأرض غليان ساخنًا لمليارات السنين؟ هنري ، 11 عامًا ، سومرفيل ، ماساتشوستس
الأرض منظمة من نوعها مثل البصل – إنها طبقة تلو الأخرى.
بدءًا من الأعلى لأسفل ، هناك القشرة ، والتي تتضمن السطح الذي تمشي عليه ؛ ثم أبعد ، عباءة ، معظمها الصخور الصلبة ؛ ثم حتى أعمق ، اللب الخارجي ، المصنوع من الحديد السائل ؛ وأخيراً ، فإن النواة الداخلية ، المصنوعة من الحديد الصلب ، ومع دائرة نصف قطرها 70 ٪ من حجم القمر. كلما كنت تغوص ، كلما زادت سخونة – أجزاء من القلب ساخنة مثل سطح الشمس.
رحلة إلى وسط الأرض
كأستاذ في علوم الأرض والكواكب ، أدرس الدواخل في عالمنا. مثلما يمكن للطبيب استخدام تقنية تسمى التصوير بالموجات فوق الصوتية لصنع صور للهياكل داخل جسمك بأمواج الموجات فوق الصوتية ، يستخدم العلماء تقنية مماثلة لتصوير الهياكل الداخلية للأرض. ولكن بدلاً من الموجات فوق الصوتية ، يستخدم علماء الجيولوجيات الأمواج الزلزالية – الموجات الصوتية التي تنتجها الزلازل.
على سطح الأرض ، ترى الأوساخ والرمال والعشب والرصيف ، بالطبع. الاهتزازات الزلزالية تكشف ما يقل عن ذلك: الصخور ، كبيرة وصغيرة. هذا كله جزء من القشرة ، التي قد تنخفض إلى 20 ميلًا (30 كيلومترًا) ؛ يطفو فوق الطبقة تسمى الوشاح.
الجزء العلوي من الوشاح يتحرك عادة مع القشرة. ويطلق عليهم معًا اسم الغلاف الصخري ، الذي يبلغ سمكه حوالي 60 ميلًا (100 كيلومتر) في المتوسط ، على الرغم من أنه يمكن أن يكون أكثر سمكا في بعض المواقع.
ينقسم الغلاف الصخري إلى عدة كتل كبيرة تسمى اللوحات. على سبيل المثال ، تقع لوحة المحيط الهادئ أسفل المحيط الهادئ بأكمله ، وتغطي لوحة أمريكا الشمالية معظم أمريكا الشمالية. اللوحات هي نوع من قطع اللغز التي تتناسب معا تقريبا وتغطي سطح الأرض.
اللوحات ليست ثابتة. بدلا من ذلك ، يتحركون. في بعض الأحيان يكون أصغر جزء من البوصات على مدى سنوات. في أوقات أخرى ، هناك المزيد من الحركة ، وفجأة. هذا النوع من الحركة هو ما يؤدي إلى اندلاع الزلازل والانفجارات البركانية.
والأكثر من ذلك ، أن حركة الألواح هي عامل حاسم ، وربما ضروري ، يقود تطور الحياة على الأرض ، لأن اللوحات المتحركة تغير البيئة وتجبر الحياة على التكيف مع الظروف الجديدة.
الحرارة على
حركة اللوحة تتطلب عباءة ساخنة. وبالفعل ، كما تمر بعمق في الأرض ، تزداد درجة الحرارة.
في الجزء السفلي من اللوحات ، حوالي 60 ميلًا (100 كيلومتر) ، تبلغ درجة الحرارة حوالي 2400 درجة فهرنهايت (1300 درجة مئوية).
بحلول الوقت الذي تصل فيه إلى الحدود بين الوشاح واللبات الخارجية ، التي تصل إلى 1800 ميل (2900 كيلومتر) ، تبلغ درجة الحرارة ما يقرب من 5000 فهرنهايت (2700 مئوية).
ثم ، عند الحدود بين النوى الخارجية والداخلية ، تتضاعف درجة الحرارة ، إلى ما يقرب من 10800 فهرنهايت (أكثر من 6000 درجة مئوية). هذا هو الجزء الساخن مثل سطح الشمس. عند درجة الحرارة هذه ، يتبخر كل شيء تقريبًا – المعادن والماس والبشر – في الغاز. ولكن نظرًا لأن النواة في هذا الضغط العالي في عمق الكوكب ، فإن الحديد الذي يتكون من سائل أو صلب.
الاصطدامات في الفضاء الخارجي
من أين تأتي كل هذه الحرارة؟
انها ليست من الشمس. على الرغم من أنه يسخننا وجميع النباتات والحيوانات على سطح الأرض ، إلا أن أشعة الشمس لا يمكن أن تخترق من خلال أميال من الداخل للكوكب.
بدلاً من ذلك ، هناك مصدران. إحداها هي الحرارة التي ورثها الأرض خلال تشكيلها قبل 4.5 مليار سنة. تم تصنيع الأرض من السديم الشمسي ، وهي سحابة غازية ضخمة ، وسط تصادمات لا نهاية لها ودمجها بين أجزاء من الصخور والحطام تسمى Planetesimals. استغرقت هذه العملية عشرات الملايين من السنين.
تم إنتاج كمية هائلة من الحرارة خلال تلك التصادمات ، بما يكفي لإذابة الأرض كلها. على الرغم من أن بعض هذه الحرارة قد ضاعت في الفضاء ، إلا أن الباقي تم إغلاقه داخل الأرض ، حيث يبقى الكثير منها حتى اليوم.
مصدر الحرارة الآخر: تحلل النظائر المشعة ، الموزعة في كل مكان في الأرض.
لفهم هذا ، أولاً ، تخيل عنصرًا كأسرة ذات نظائر كأعضاء. كل ذرة من عنصر معين لها نفس عدد البروتونات ، ولكن أبناء عمومة النظائر المختلفة لديهم أعداد مختلفة من النيوترونات.
النظائر المشعة ليست مستقرة. يطلقون دفقًا ثابتًا من الطاقة يتحول إلى الحرارة. البوتاسيوم -40 ، الثوريوم 232 ، اليورانيوم -235 واليورانيوم 238 هم أربعة من النظائر المشعة التي تحافظ على الساخنة للأرض.
قد تبدو بعض هذه الأسماء مألوفة لك. اليورانيوم 235 ، على سبيل المثال ، يستخدم كوقود في محطات الطاقة النووية. لا تتعرض الأرض لخطر نفاد هذه المصادر من الحرارة: على الرغم من أن معظم اليورانيوم الأصلي 235 والبوتاسيوم -40 قد ولت ، إلا أن هناك ما يكفي من الثوريوم 232 واليورانيوم 238 لتستمر للمليارات الأخرى.
جنبا إلى جنب مع النواة الساخنة والعباء ، توفر نظائر إطلاق الطاقة هذه الحرارة لدفع حركة اللوحات.
لا حرارة ، لا توجد حركة صفيحة ، لا حياة
حتى الآن ، تستمر اللوحات المتحركة في تغيير سطح الأرض ، وصنع أراضي جديدة ومحيطات جديدة على مدار الملايين والمليارات من السنين. تؤثر اللوحات أيضًا على الجو على المقاييس الزمنية الطويلة بالمثل.
ولكن بدون الحرارة الداخلية للأرض ، لم تكن اللوحات تتحرك. كانت الأرض قد تبرد. من المحتمل أن يكون عالمنا غير صالح للسكن. لن تكون هنا.
فكر في ذلك ، في المرة القادمة التي تشعر فيها بالأرض تحت قدميك.
مرحبا يا أطفال فضوليين! هل لديك سؤال تريد أن يجيب عليه خبير؟ اطلب من شخص بالغ إرسال سؤالك إلى [email protected]. من فضلك قل لنا اسمك وعمرك والمدينة التي تعيش فيها.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: شيتشون هوانغ ، جامعة تينيسي
اقرأ المزيد:
لا يعمل Shichun Huang على الأسهم أو استشارةها أو تلقيها من أي شركة أو مؤسسة ستستفيد من هذه المقالة ، ولم تكشف عن أي انتماءات ذات صلة تتجاوز تعيينها الأكاديمي.