كيف نعرف ما يوجد في باطن الأرض؟

لقد استكشفنا كل اليابسة تقريبا على الأرض ، وسافرنا في أعماق أعماق المحيط . لقد استكشفنا قدرا كبيرا من السماء ، حتى أننا وصلنا إلى القمر. ومع ذلك ، عندما يتعلق الأمر بالحفر والذهاب تحت سطح الارض ، فإننا لم نحقق الكثير على الإطلاق.
أعمق ما ذهبنا إليه تحت سطح الأرض هو 12 كيلومترا (حوالي 7.45 ميلا). هناك بئر فائقة العمق في روسيا ، وهو أعمق مكان ذهب إليه البشر من خلال الحفر عبر سطح الأرض.

على الرغم من أننا قد قطعنا مسافة 7.5 ميل تحت الأرض ، إلا أننا لا نزال نعلم الكثير عن المعادن الموجودة في أعماق نواة الكوكب. نحن نعلم أيضا أن النواة حارة جدا ، ولكن كيف نعرف كل ذلك؟

نحن لا نعرف الكثير.

أولا ، نحن لا نعرف الكثير عن جوهر كوكبنا أو ظروف درجة حرارته باليقين المطلق ، تماما مثلما لا نعرف العمر الدقيق لكوكبنا ، أو قمرنا ، أو الشمس ، أو الكون وما إلى ذلك.
ما يمكننا أن نفعله هو استخدام ذكائنا ووضع مبادئ موثوقة ، ثم وضعها موضع التنفيذ بمساعدة الأدوات التكنولوجية.و أخيرا ، نخرج بأفضل التخمينات ، أو على الأقل التخمينات الأكثر منطقية حول هذه الأشياء.
هناك سبب يدعو الجيولوجيين دائما إلى الاعتقاد بأن نواة الأرض تتكون أساسا من الحديد المصهور ، وأنها حارة جدا. لذا ، كيف يمكن للعلماء والجيولوجيين إجراء مثل هذه التخمينات البارعة؟

1) من خلال دراسة الزلازل

واحدة من الطرق الرئيسية التي نتعلم من خلالها عن جوهر كوكبنا وأسراره العميقة هي دراسة الزلازل - وهي صدمات قوية تهز وترج سطح الكوكب.
تخيل أن لديك صخرة في يديك وأن أحدهم ينقر عليها بمطرقة بينما تمسك بها. ستشعر بأشياء مختلفة عندما تنقر المطرقة على الجانب الآخر من الصخرة ، أو عندما تنقر المطرقة بجوار يديك مباشرة.يمكنك الاحتفاظ بسجل للأحاسيس المختلفة التي شعرت بها عند استخدام المطرقة في أماكن مختلفة في جميع أنحاء الصخرة أثناء الامساك بها.

مواقع الزلازل حول العالم

يمكنك تجربة التجربة نفسها مع مجموعة من المواد الأخرى أيضا ، مثل كرة السلة المتضخمة ، ودلو من الماء ، وزجاجة من الكاتشب وما إلى ذلك ، للحصول على فكرة عن كيف تشعر الاهتزازات عندما تنقر المطرقة على أجسام مختلفة.
يعمل الزلزال بنفس الطريقة. فهو يرسل الاهتزازات (الموجات الزلزالية) ليس فقط من خلال السطح ، ولكن أيضا من خلال الأجزاء الداخلية للأرض. تنتقل هذه الموجات بسرعات مختلفة ، اعتمادا على نوع المادة التي ينتقلون من خلالها .
لدينا "منشورات استماع" مثبتة في جميع أنحاء العالم والتي "تشعر وتسجل" الاهتزازات أثناء مرورها. استنادا إلى بياناتهم ، يمكن للعلماء استنتاج المواد التي يمتلكها باطن الأرض (من خلال حساب المدة التي تستغرقها هذه الموجات للوصول إلى موقع الاستماع من نقطة أصل الزلزال).
والآن بعد أن أصبح لدينا قراءات لسرعة الموجات الزلزالية ، يمكننا مطابقتها بالمواد التي نعرفها ، وبالتالي نحقق أفضل تخمين لتكوين باطن الأرض.

2) كثافة الأرض

هناك طريقة أخرى يمكننا بها إجراء تقديرات بشأن تكوين مناطق الأرض الداخلية عن طريق تسجيل وحساب مدى كثافة كوكبنا . حيث يبلغ متوسط كثافة الكوكب حوالي 5.5 جرام لكل سنتيمتر مكعب. نحن نعلم أن كثافة الصخور تقع في نطاق 3 غرامات لكل سنتيمتر مكعب. يقودنا هذا إلى افتراض أن قلب الأرض يجب أن يكون مصنوعا من مادة أكثر كثافة بكثير ، بحيث يصل المتوسط إلى 5.5.

بالإضافة إلى ذلك ، نعلم أيضا أن المعادن الثقيلة (مثل الحديد) لها كثافة في حدود 10 جرام لكل سنتيمتر مكعب. هذا يؤكد إلى حد ما افتراضنا حول وجود الحديد في مركز الأرض.
علاوة على ذلك ، تشبه سرعة الموجات الزلزالية عبر مركز الأرض السرعات التي ستحصل عليها إذا قمت بتمرير هذه الموجات من خلال الحديد المصهور.

وبالتالي ، وبناء على نوع المعادن الموجودة في النظام الشمسي ، قبل ولادة الأرض بوقت طويل ، فمن العدل أن نفترض أن قلب الأرض سيتألف على الأرجح من الحديد المنصهر والنيكل والمعادن المماثلة.
هذا الأمر يستحق التعجب بشكل كبير من الذكاء الشديد لمثل هذه الأساليب التي يستخدمها العلماء لتقديم تقديرات حول أشياء ومناطق الكواكب التي لم نتمكن من رؤيتها أو اختبارها أبدا.