جست‌وجو برای یافتن کوه‌های پنهان در اعماق زمین

در یک روز تابستانی درخشان در جنوبگان، سامانتا هانسن از میان مژه‌های یخ‌زده خود به چشم‌اندازی بی‌نظیر نگاه کرد: دیوار سفیدی یکپارچه که زمین و آسمان را به یکدیگر چسبانده بود. او در این شرایط سردرگم‌کننده و در دمای حدود منفی ۶۲ درجه سانتی‌گراد نقطه مناسبی را پیدا کرد و بیل خود را در برف‌ها فرو برد. هانسن به‌عنوان بخشی از تیمی از دانشگاه آلاباما و دانشگاه ایالتی آریزونا، به دنبال رشته‌کوه‌های پنهان در اعماق زمین می‌گشت؛ قله‌هایی که تا‌به‌حال هیچ کاوشگری روی آن‌ها قدم نگذاشته و هرگز نور خورشید بر آن‌ها نتابیده است.

سال ۲۰۱۵ بود و پژوهشگران در جنوبگان درحال نصب تجهیزات لرزه‌نگاری در زمین برفی بودند که بتوانند درون سیاره زمین را مطالعه کنند. به‌نوشته‌ی بی‌بی‌سی، آن‌ها ۲۵ لرزه‌نگار را در موقعیت‌های مختلف جنوبگان مستقر کردند. ساختارهای کوه‌مانندی که آن‌ها آشکار کردند، کاملا اسرارآمیز هستند، اما تیم هانسن کشف کرد این مناطق بسیار کم‌سرعت (ULVZ) احتمالاً همه‌جا وجود دارند و حتی ممکن است زیر پای شما نیز وجود داشته باشند.

کوه‌های درونی زمین در مرز میان هسته فلزی سیاره و گوشته سنگی اطراف آن ظاهر می‌شوند. همان‌طور که هانسن و تیمش اشاره می‌کنند، این انتقال ناگهانی حتی شدیدتر از تغییر خواص فیزیکی بین سنگ جامد و هوا است.

اگرچه مرز هسته و گوشته هزاران کیلومتر از سطح زمین فاصله دارد، تبادل شگفت‌انگیزی بین اعماق کشف‌نشدنی آن و دنیای خودمان وجود دارد. تصور می‌شود مرز هسته و گوشته گورستانی برای قطعات باستانی کف اقیانوس باشد و حتی ممکن است مسئول وجود آتشفشان‌ها در مکان‌های غیرمنتظره‌ای مانند هاوایی باشد.

داستان کوه‌های اعماق زمین در سال ۱۹۹۶ زمانی آغاز شد که دانشمندان مرز بین هسته و گوشته را در زیر اقیانوس آرام مرکزی مورد بررسی قرار دادند. آن‌ها این کار را با مطالعه امواج لرزه‌ای ایجادشده توسط رویدادهای بزرگ لرزاننده زمین انجام دادند: معمولا زمین‌لرزه‌ها، اگرچه بمب‌های هسته‌ای نیز همین تاثیر را دارند. این امواج مستقیما از زمین عبور می‌کنند و ایستگاه‌های لرزه‌نگاری که در سطح زمین قرار دارند، می‌توانند حتی از فاصله ۱۲۷۴۲ کیلومتری محل شروع، آن‌ها را ثبت کنند.

دانشمندان با بررسی مسیر حرکت امواج (مثلاً نحوه شکست آن‌ها توسط مواد مختلف) می‌توانند تصاویر شبیه اشعه ایکس از درون سیاره را در کنار هم قرار دهند. وقتی پژوهشگران امواج ایجادشده توسط ۲۵ زمین‌لرزه را بررسی کردند، متوجه شدند با رسیدن به بخش ناهموار مرز بین هسته و گوشته، سرعت امواج به‌طور غیر قابل توضیحی کم می‌شود.

رشته‌کوه وسیعی که در اعماق زمین آشکار شده بود، بسیار متغیر بود؛ برخی از قله‌ها ۴۰ کیلومتر یعنی ۴٫۵ برابر ارتفاع اورست به سمت گوشته بالا آمده بودند و برخی دیگر فقط ۳ کیلومتر ارتفاع داشتند.

از آن زمان، کوه‌های مشابهی در مکان‌های مختلفی در سراسر هسته شناسایی شده است. برخی از آن‌ها خیلی بزرگ هستند: یک نمونه بزرگ منطقه‌ای به وسعت ۹۱۰ کیلومتر زیر هاوایی را اشغال کرده است. اگرچه تا به امروز کسی نمی‌داند آن‌ها چگونه به آنجا رسیده‌اند یا از چه چیزی ساخته شده‌اند.

برخی بر این‌ باورند که این کوه‌ها بخش‌هایی از گوشته پایینی هستند که به‌خاطر نزدیکی به هسته داغ زمین به شدت گرم شده‌اند. درحالی‌که دمای گوشته می‌تواند به ۳۷۰۰ درجه سانتیگراد برسد، هسته می‌تواند به دمای ۵۵۰۰ درجه سانتیگراد برسد که از دمای سطح خورشید فاصله چندانی ندارد.

دانشمندان پیشنهاد می‌کنند داغ‌ترین بخش‌های مرز هسته و گوشته ممکن است تا حدی مذاب باشد و این همان جایی است که زمین‌شناسان آن را به‌عنوان نواحی بسیار کم‌سرعت در نظر می‌گیرند. از طرف دیگر، کوه‌های اعماق زمین ممکن است از ماده‌ای متفاوت از گوشته اطراف آن ساخته شده باشند. این باور وجود دارد که آن‌ها احتمالاً بقایای پوسته اقیانوسی باستانی باشند که در اعماق ناپدید شده و در طول صدها میلیون سال به سمت پایین فرو رفته‌اند و در نهایت درست بالای هسته مستقر شده‌اند.

در گذشته، زمین‌شناسان برای پیدا کردن سرنخ‌ها روی فرضیه دوم تمرکز می‌کردند. کوه‌های اعماق زمین معمولاً در مجاورت ساختارهای اسرارآمیز دیگری یافت می‌شوند: حباب‌های بزرگ یا نواحی بزرگ با سرعت برشی پایین (LLSVP).

دو مورد از حباب‌های مذکور شناسایی شده است: حباب بزرگی به نام «توزو» زیر آفریقا و حباب دیگری معروف به «جیسون» زیر اقیانوس آرام. تصور می‌شود که این ساختارها بسیار قدیمی بوده و احتمالاً چند میلیارد سال قدمت دارند. باز هم، کسی نمی‌داند آن‌ها چه هستند یا چگونه به آن‌جا رسیده‌اند، اما نزدیکی آن‌ها به کوه‌های اعماق زمین موجب این باور شده است که به نوعی با هم ارتباط دارند.

یک راه برای توضیح این ارتباط آن است که همه این پدیده‌ها با لغزیدن صفحات تکتونیکی به داخل گوشته زمین و فرورفتن تا مرز هسته گوشته آغاز شده است. سپس صفحات به آرامی گسترش پیدا کرده‌اند و مجموعه‌ای از حباب‌ها و کوه‌ها را برجای گذاشته‌اند؛ بدین معنی که هر دو از پوسته اقیانوسی باستانی ساخته شده‌اند: ترکیبی از سنگ بازالت و رسوبات کف دریا که البته تحت فشار و گرمای شدید تغییراتی در آن‌ها صورت گرفته است.

اما هانسن می‌گوید وجود کوه‌های اعماق زمین زیر جنوبگان با ایده مذکور در تضاد است: «بیشتر منطقه مورد مطالعه ما یعنی نیمکره جنوبی بسیار دورتر از آن ساختارهای بزرگ است.»

هانسن و تیمش برای استقرار ایستگاه‌های لرزه‌نگاری جنوبگان با هلیکوپترها و هواپیماهای کوچک به مکان‌های مناسب رفتند و تجهیزات خود را به‌صورت پراکنده نزدیک و دور از ساحل درون برف قرار دادند. پس از چند روز اولین نتایج به دست آید. این ابزارها می‌توانند لرزه‌ها را تقریباً در هر نقطه‌ای از سیاره تشخیص دهند. مرکز ملی اطلاعات زلزله ایالات متحده، هر روز حدود ۵۵ مورد را در سراسر جهان ثبت می‌کند.

درحالی‌که قبلاً شناسایی رشته کوه‌های اعماق زمین انجام شده بود، کسی رشته‌کوه‌های زیر جنوبگان را مورد بررسی قرار نداده بود. این منطقه نزدیک حباب‌های اسرارآمیز یا نزدیک صفحات تکتونیکی که اخیرا درون زمین فرو رفته‌اند، قرار ندارد. با‌این‌حال پژوهشگران در هر نقطه‌ای که نمونه‌برداری کردند، آن‌ها را پیدا کردند.

پیش‌ از‌ این تصور می‌شد این کوه‌ها در نزدیکی مکان‌هایی پراکنده باشند که حباب‌ها وجود دارد؛ اما نتایج هانسن نشان می‌دهد که آن‌ها ممکن است به شکل پیوسته دور هسته زمین را فراگرفته باشند. آزمایش این ایده به بررسی‌های بسیار بیشتری نیاز دارد: قبل از مطالعه جنوبگان، فقط ۲۰ درصد از مرز هسته و گوشته بررسی شده بود.

در برخی از مناطق، ساختارهای ULVZ بیشتر شبیه فلات‌های باریک هستند تا کوه، بنابراین حتی اگر لایه کاملی از این ساختارها وجود داشته باشد، هنوز نمی‌توان کل لایه را مشاهده کرد زیرا تمامی نواحی به‌وسیله‌ی لرزه‌نگارها شناسایی نمی‌شوند. هانسن و تیمش امیدوارند با بررسی‌های بیشتر این شکاف‌ها را پر کنند و به بینش‌هایی در زمینه‌ی جنس این کوه‌ها و ارتباط آن‌ها با ساختارهای حبابی بزرگ دست پیدا کنند.