ماجراجویی در دنیای پنهان اقیانوس آرام، از 200 میلیون سال پیش تا امروز

در طول تاریخ، آنچه که درون زمین جریان دارد، همواره به عنوان یکی از بزرگ‌ترین اسرار علمی شناخته شده است. امکان نفوذ مستقیم به بخش‌های بسیار عمیق‌تر زمین، خصوصاً گوشته، وجود ندارد؛ بنابراین دانشمندان مجبورند از روش‌های غیرمستقیم مانند تحلیل امواج لرزه‌ای که در پی زلزله‌ها ایجاد می‌شوند، بهره‌برداری کنند.

البته تیمی از پژوهشگران به سرپرستی پروفسور توماس شوتن از مؤسسه زمین‌شناسی ETH زوریخ، به همراه محققانی از مؤسسه فناوری کالیفرنیا، توانسته‌اند با استفاده از فناوری‌های پیشرفته‌تر، دستاوردهایی جدید حاصل کنند. این تیم ساختارهایی را در اعماق اقیانوس آرام کشف کرده‌اند که بر اساس مدل‌های فعلی زمین‌شناسی، وجود ندارند.

صدایی تازه از گوشته زمین: کشفی غیرمنتظره

مطالعه گوشته زمین سال‌ها بر اساس تحلیل تعداد محدودی از امواج لرزه‌ای انجام می‌شد؛ روشی که هرچند سودمند بود، اما تصویر جامعی ارائه نمی‌داد. با بهره‌گیری از فناوری نوینی به نام «وارون‌سازی کامل موج» (Full-waveform inversion)، دانشمندان توانستند تمامی امواج ناشی از زمین‌لرزه‌ها را تحلیل کرده و نقشه‌ای بسیار دقیق‌تر از ساختارهای داخلی زمین ایجاد کنند.

اجرای این فناوری بسیار پیچیده است و به ابررایانه‌های پرقدرت نیاز دارد. شوتن و تیمش با استفاده از این فناوری به بررسی بخش‌های زیرین گوشته پرداختند و به نتایجی دست یافتند که به‌طور قابل توجهی، تعریف‌های کنونی از زمین‌شناسی را به چالش می‌کشد.

محققان در دومین مرحله از پژوهش‌های خود، توانستند وجود ساختارهایی مشابه صفحات تکتونیکی را در مناطقی کشف کنند که تاکنون هیچ سابقه‌ای از برخورد و فرورانش صفحات زمین در آنها ثبت نشده بود. جالب‌ترین کشف در غرب اقیانوس آرام صورت گرفت؛ منطقه‌ای که در مدل‌های متعارف، انتظاری برای وجود چنین ساختارهایی وجود نداشت.

زمین، میزبان اسرار خفته

آنچه که مدل‌های کنونی زمین‌شناسی نشان می‌دهند، تفاوت در سرعت حرکت امواج لرزه‌ای در بخش‌های مختلف گوشته است؛ تفاوت‌هایی که نمایانگر تغییر در چگالی و سختی سنگ‌هاست. با این حال، منشأ دقیق این تفاوت‌ها هنوز ناشناخته باقی مانده است. شوتن در این باره توضیح می‌دهد: «مدل‌های نوین به ما امکان مشاهده ناهنجاری‌هایی با وضوح بالا را می‌دهند؛ اما هنوز نمی‌دانیم مواد تشکیل‌دهنده این ساختارها چیست یا چگونه چنین الگوهایی شکل گرفته‌اند.»

از دیدگاه علمی، چند فرضیه برای توضیح این یافته‌ها مطرح شده است:

• بقایای صفحات باستانی: احتمال دارد این ساختارها بقایای صفحات تکتونیکی قدیمی باشند که حدود 200 میلیون سال پیش به اعماق زمین فرو رفته و از چرخه معمول بازیافت صفحات تکتونیکی جان سالم به در برده‌اند.

• ذخایر اولیه گوشته: بخش‌هایی از گوشته باستانی زمین که از زمان شکل‌گیری سیاره تا کنون در برابر تغییرات مقاوم مانده‌اند.

• سنگ‌های غنی از آهن: مناطقی که طی تغییرات هزاران ساله، چگالی بالایی پیدا کرده‌اند.

علم و شگفتی‌هایش

پروفسور آندریاس فیشتنر از ETH زوریخ از استعاره‌ای جذاب برای توصیف این کشف استفاده می‌کند: «تصور کنید پزشکی برای سال‌ها با دستگاه سونوگرافی بدن انسان را بررسی کرده و کاملاً می‌داند شریان‌ها چگونه‌اند. اگر ابزار پیشرفته‌تری به دست بیاورد و ناگهان شریانی ناشناخته پیدا کند، چه پیش خواهد آمد؟ ما با چنین حسی مواجه شده‌ایم.»

این مقایسه نشان می‌دهد که یافته‌های جدید نه تنها شگفت‌انگیز بلکه چالش‌برانگیز هستند؛ زیرا این ساختارها، مفاهیم فعلی درباره گوشته زمین و نحوه عملکرد آن را به پرسش می‌کشند.

پیامدهای احتمالی برای آینده زمین

در نگاه نخست، چنین کشفی ممکن است صرفاً یک پیشرفت علمی به نظر برسد. اما در واقعیت، پیامدهای بسیار مهم آن می‌تواند شامل موارد زیر باشد:

• تأثیر بر جریان حرارتی: ساختارهای تازه کشف‌شده ممکن است نحوه انتقال حرارت در داخل زمین را تحت تأثیر قرار دهند.

• شکل‌گیری ستون‌های گوشته: این جریان‌های داغ می‌توانند تأثیر مستقیم بر مناطق آتشفشانی مانند جزایر هاوایی داشته باشند.

• بازنگری چرخه تکتونیکی زمین: اگر وجود چنین بلوک‌هایی تأیید شود، امکان بازنگری مدل‌های فعلی حرکت صفحات زمین وجود دارد.

مسیر آینده پژوهش‌ها

هرچند دانشمندان توانسته‌اند ساختارهای غیرمعمول در گوشته زمین را کشف کنند، اما ماهیت آنها هنوز کاملاً مشخص نیست. آیا این ساختارها بازمانده صفحات فرو رفته‌اند؟ یا بخش‌هایی اولیه از گوشته هستند؟ یا حتی ماده‌ای کاملاً ناشناخته؟

برای پاسخ‌گویی به این پرسش‌ها، دانشمندان قصد دارند از روش‌های پیشرفته‌تر مانند داده‌های الکترومغناطیسی و آزمایش‌های کانی‌شناسی در شرایط شبیه‌سازی‌شده زمین استفاده کنند. همچنین نسل جدید ابررایانه‌ها به ایجاد مدل‌های دقیق‌تر کمک خواهد کرد.

این پژوهش‌ها نه تنها به درک ساختار داخلی زمین کمک می‌کنند، بلکه پرده‌ای تازه از تاریخ و تغییرات سیاره برمی‌دارند. یافته‌های زیر اقیانوس آرام یادآور این نکته‌اند که زمین هنوز رازهای فراوانی در دل خود نهفته دارد. شاید آنچه ما از درون زمین می‌دانیم، تنها گوشه‌ای کوچک از واقعیت باشد؛ واقعیتی که با پیشرفت‌های علمی آینده، چهره‌ای نوین به خود می‌گیرد.