داغ‌ تر از سطح خورشید؟! کشف دمای باورنکردنی هسته زمین + معادله سری که دانشمندان را شوکه کرد

هرگز نتوانسته‌ایم حتی به پوستۀ زمین نفوذ کنیم، چه برسد به هستۀ داغ آن؛ اما دانشمندان با روش‌هایی هوشمندانه توانسته‌اند دمای این بخش اسرارآمیز سیاره را تخمین بزنند. نتیجه‌ای که به دست آورده‌اند، شگفت‌انگیز است: هستۀ زمین به اندازۀ سطح خورشید حرارت دارد!

اگر به سفر درون زمین فکر کنید...

با محیطی روبه‌رو می‌شوید که فشار و دمای آن فراتر از تحمل هر فناوری امروزی است. در مرکز سیاره، هسته‌ای چگال و فوق‌العاده داغ قرار گرفته که از دو بخش تشکیل شده: یک هستۀ بیرونی مایع و یک هستۀ درونی جامد. همین ساختار است که میدان مغناطیسی زمین، فعالیت‌های زمین‌شناسی و حتی امکان حیات روی سیاره را ممکن کرده است.

دمای هسته زمین چقدر است؟

دمای هسته به‌طور مستقیم اندازه‌گیری نشده، اما برآوردهای علمی آن را بین ۵۰۰۰ تا بیش از ۵۵۰۰ درجۀ سانتی‌گراد نشان می‌دهد. برای مقایسه:

• سطح خورشید: حدود ۵۵۰۰ درجه

• گدازه‌های آتشفشانی: ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه

جالب است بدانید داغ‌ترین نقطه، مرز میان هستۀ بیرونی و درونی است.

اگر نتوانستیم برسیم، چطور دمای آن را فهمیدیم؟

بشر عمیق‌ترین حفاری خود را با «چاه ابرژرف کولا» در روسیه انجام داده است: فقط ۱۲ کیلومتر عمق! در حالی که فاصلۀ سطح تا مرکز زمین بیش از ۶۳۰۰ کیلومتر است. بنابراین دانشمندان از روش‌های غیرمستقیم استفاده کرده‌اند:

۱. امواج لرزه‌ای (زلزله‌ها)

امواج ناشی از زلزله هنگام عبور از درون زمین تغییر مسیر می‌دهند یا حتی ناپدید می‌شوند. همین رفتار به دانشمندان می‌گوید کدام بخش جامد است و کدام مایع.

۲. آزمایش با الماس و لیزر

ابزاری به نام «سلول سندان الماسی» قطعه کوچکی از آهن را بین دو الماس با فشاری برابر با فشار هسته زمین منقبض می‌کند. سپس با لیزر، آن را تا دمای بسیار زیاد گرم می‌کنند تا رفتار آهن در شرایط واقعی هسته شبیه‌سازی شود.

۳. شهاب‌سنگ‌ها (نمونه رایگان از مرکز سیارات)

برخی شهاب‌سنگ‌های آهنی در واقع تکه‌هایی از هستۀ سیارات کوچک شکسته‌شده در ابتدای تاریخ منظومه شمسی هستند. ترکیب آن‌ها سرنخ‌های مهمی از هستۀ زمین به دست می‌دهد.

چطور آهن در ۵۵۰۰ درجه، جامد می‌ماند؟

روی سطح زمین، آهن خالص در ۱۵۳۸ درجه ذوب می‌شود. اما در هستۀ زمین، فشار عظیم (بیش از ۳.۵ میلیون برابر فشار جو زمین) نقطۀ ذوب آهن را به شدت بالا می‌برد. همین فشار باعث می‌شود هستۀ درونی با وجود دمای خورشیدی، همچنان جامد بماند، در حالی که هستۀ بیرونی به دلیل فشار کمتر، مایع است.

چرا این هستۀ داغ برای ما حیاتی است؟

هستۀ بیرونی مایع، میدان مغناطیسی زمین را ایجاد می‌کند. این میدان مانند یک سپر نامرئی، زمین را در برابر بادهای خورشیدی و ذرات مرگبار فضا محافظت می‌کند. بدون آن، جو زمین به تدریج فرسایش می‌یافت (اتفاقی که برای مریخ افتاده است) و حیات غیرممکن می‌شد.

علاوه بر این، گرمای درونی زمین باعث حرکت صفحات تکتونیکی، آتشفشان‌ها و چرخۀ مواد معدنی می‌شود؛ فرآیندهایی که مواد مغذی را از اعماق به سطح آورده و محیطی متنوع برای تکامل حیات فراهم کرده‌اند.

هنوز چیزهای زیادی نمی‌دانیم

شیچون هوانگ، استاد زمین‌شناسی در چین، می‌گوید: «دانسته‌های ما درباره هسته زمین بیشتر بر پایۀ حدس‌های علمی آگاهانه است.» هنوز به طور کامل نمی‌دانیم هستۀ درونی چگونه شکل گرفته یا چگونه مواد مذاب به تدریج به حالت جامد تبدیل شده‌اند. برخی دانشمندان همچنین معتقدند عناصر رادیواکتیو مانند اورانیوم و توریم نیز ممکن است در تولید گرمای درونی نقش داشته باشند.

حرف آخر: اگر به حیات اهمیت می‌دهید...

به قول هوانگ: «اگر به حیات اهمیت می‌دهید، باید به درون زمین هم اهمیت بدهید. همین هستۀ فوق‌العاده داغ در مرکز سیاره ماست که امکان ادامه زندگی روی زمین را فراهم کرده است.»

شاید هرگز به آنجا نرسیم، اما هر روز بیشتر می‌فهمیم چطور این راکتور غول‌پیکر طبیعی، ما را زنده نگه داشته است.

تفاوت نسخه بازنویسی با نسخه اصلی: