تهدیدی که زمین را به سنگی سرد بدل می‌کند!

فرارو: زمین حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش شکل گرفت و از آن زمان تاکنون، هسته مذاب درون آن در حال سرد شدن است. اگرچه این مسئله جدیدی نیست، ولی اخیراً دانشمندان متوجه شدند که سرعت این فرآیند خنک شدن، بسیار بیشتر از آن چیزی است که پیش از این تصور می‌شد و این بدان معناست که حیات در کره زمین زودتر از تصورات قبلی از میان خواهد رفت.

هسته دوار و مذاب اعماق زمین همان چیزی است که میدان مغناطیسی وسیع آن را تولید می‌کند، ساختاری نامرئی که دانشمندان معتقدند از جهان ما محافظت می‌کند و به زندگی اجازه می‌دهد تا رشد کند. علاوه بر این، فعالیت‌های تکتونیکی و آتشفشانی همرفت گوشته، به حفظ حیات از طریق تثبیت دمای جهانی و چرخه کربن کمک می‌کند.

با این حال، ما می‌دانیم که این فضای داخلی زمین، در حال خنک شدن است و به این سرد شدن خود ادامه خواهد داد. این بدان معناست که در نهایت فضای داخلی زمین جامد خواهد شد و فعالیت‌های زمین شناسی متوقف می‌شود که در نهایت زمین را به سنگی بایر، شبیه به مریخ یا عطارد تبدیل می‌کند. اکنون تحقیقات جدید نشان داده است که این فرآیند ممکن است زودتر از آنچه قبلا تصور می‌شد اتفاق بیفتد.

کلید معمای این رخداد می‌تواند یک ماده معدنی در مرز بین هسته بیرونی آهن نیکل زمین و گوشته پایینی سیال مذاب باشد. این کانی مرزی بریگمانیت نامیده می‌شود که بر سرعت انتقال گرما و سرعت تراوش گرما از هسته و خارج شدن آن به گوشته تأثیر می‌گذارد.

البته تعیین این میزان تأثیر، به سادگی آزمایش رسانایی بریگمانیت در شرایط جوی نیست. رسانایی گرمایی می‌تواند بر اساس فشار و دما متفاوت باشد که در اعماق سیاره ما بسیار متفاوت است. برای غلبه بر این مشکل، تیمی از دانشمندان به سرپرستی موتوهیکو موراکامی از مرکز ETH زوریخ در سوئیس، یک بلور بریگمانیت را با لیزر‌های پالسی تابش کردند و همزمان دمای آن را به ۲۴۴۰ کلوین و فشار را به ۸۰ گیگا پاسکال نزدیک کردند. شرایط طبیعی در گوشته پایین زمین، تا ۲۶۳۰ کلوین و ۱۲۷ گیگا پاسکال فشار است.

موراکامی گفت: «این سیستم اندازه گیری به ما اجازه می‌دهد تا نشان دهیم که رسانایی حرارتی بریگمانیت حدود ۱.۵ برابر بیشتر از حد تصور است.» این بدان معناست که جریان گرما از هسته به گوشته بیشتر از چیزی است که فکر می‌کردیم و بنابراین، سرعت سرد شدن فضای داخلی زمین سریع‌تر از چیزی است که پیش از این تصور می‌شد. جالب توجه اینجاست که این روند می‌تواند تسریع شود. وقتی بریگمانیت سرد می‌شود، به ماده معدنی دیگری به نام پست پروسکایت تبدیل می‌شود که از نظر حرارتی رسانایی بیشتری دارد و بنابراین سرعت اتلاف حرارت از هسته به گوشته را افزایش می‌دهد.

موراکامی گفت: «نتایج تحقیق ما می‌تواند دیدگاه جدیدی در مورد تحول دینامیک زمین ارائه بدهد. این داده‌ها نشان می‌دهند که زمین، مانند سایر سیارات سنگی همچون عطارد و مریخ، بسیار سریعتر از حد انتظار در حال خنک شدن و غیرفعال شدن است. در مورد اینکه این فرآیند به چه سرعتی در حال سرد کردن هسته زمین است، هنوز نمی‌توان به قطعیت حرفی زد.

در واقع، خنک شدن کل یک سیاره چیزی نیست که ما به خوبی بتوانیم آن را درک کنیم. مریخ کمی سریعتر سرد می‌شود، زیرا به طور قابل توجهی کوچکتر از زمین است، اما عوامل دیگری نیز وجود دارند که ممکن است در سرعت سرد شدن هسته یک سیاره نقش داشته باشند. به عنوان مثال، فروپاشی عناصر رادیواکتیو می‌تواند گرما تولید کند که برای حفظ فعالیت‌های آتشفشانی کافی است. چنین عناصری یکی از منابع اصلی گرما در گوشته زمین هستند، اما تأثیر آن‌ها نیز به خوبی درک نشده است.»

موراکامی می‌افزاید: «ما هنوز اطلاعات کافی درباره این نوع رویداد‌ها نداریم تا بتوانیم زمان آن‌ها را مشخص کنیم. با این حال، به احتمال زیاد در مقیاس انسانی این روند چندان سریع نخواهد بود. در واقع، این امکان وجود دارد که زمین تحت تأثیر مکانیسم‌های دیگری، پیش‌تر از آنچه در تصور داریم، غیرقابل سکونت شود؛ بنابراین ممکن است کمی زمان داشته باشیم تا بیشتر روی چنین مشکلاتی کار کنیم تا شاید راه حلی نیز برای آن‌ها بیابیم». تحقیقات این تیم در نشریه Earth and Planetary Science Letters منتشر شده است.