زنی که قلب زمین را کشف کرد؛ اینگه لیمان چگونه دنیای ژئوفیزیک را متحول کرد؟

در دنیای پرهیاهوی علم، گاهی بزرگ‌ترین دگرگونی‌ها نه در آزمایشگاه‌های فوق‌پیشرفته، بلکه در سکوت و پشت میزهای چوبی ساده رخ می‌دهند. برای دهه‌های متمادی، دانشمندان بر این باور بودند که هسته‌ی زمین چیزی جز توده‌ای غول‌پیکر و یکدست از مواد مذاب نیست؛ اما اینگه لیمان، لرزه‌شناس جسور دانمارکی، با نگاهی متفاوت به ارتعاشات سیاره، پرده از حقیقتی برداشت که تمام تصورات قبلی را برهم زد.

لیمان ثابت کرد که زمین در عمیق‌ترین بخش خود، هسته‌ای جامد و تسخیرناپذیر دارد؛ کشفی اعجاب‌برانگیز که بدون حتی یک خط کدنویسی یا قدرت محاسباتی کامپیوترها و تنها با تکیه بر نبوغ ریاضی و تحلیل دستی داده‌ها به دست آمد.

لرزه‌شناسی در دهه‌ی ۱۹۳۰ میلادی، قلمرویی کاملاً مردانه و محدود بود. در آن سال‌ها، هیچ‌کس تصور نمی‌کرد اینگه لیمان، زنی که برای وقف زندگی‌اش در راه علم از ازدواج چشم‌پوشی کرده بود و در تنهایی در کپنهاگ روی داده‌های خام کار می‌کرد، بتواند ارکان این دانش را به لرزه درآورد. لیمان در سپتامبر ۱۹۳۶ با انتشار مقاله‌ای در یک مجله‌ی علمی فرانسوی، دقیقاً همین کار را کرد.

عنوان مقاله به‌طرز عجیبی کوتاه و مرموز بود: «'P»؛ عنوانی که در نگاه اول هیچ نشانی از اهمیت تاریخی محتوای خود نداشت. لیمان در این گزارش ۳۰ صفحه‌ای، با دقتی وسواس‌گونه، محاسبات ریاضی پیچیده و نمودارهایی که با دست روی کاغذ ترسیم شده بودند، تئوری تکان‌دهنده‌ای را مطرح کرد: قلب زمین دارای یک هسته‌ی داخلی بسیار چگال است که ساختارش با لایه‌های بیرونی تفاوت اساسی دارد.

تا پیش از پژوهش‌های لیمان، تصویر دانشمندان از درون زمین، یک توپ مذاب یکپارچه بود. اما بررسی داده‌های زلزله سال ۱۹۲۹ در نیوزیلند، لیمان را با یک معمای بی‌پاسخ روبرو کرد. زلزله‌ها امواجی تولید می‌کنند که به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند؛ از جمله امواج اولیه یا فشاری (P) که با سرعتی بالا از جامدات و مایعات عبور می‌کنند و امواج ثانویه (S) که فقط در محیط‌های جامد حرکت می‌کنند. رفتار امواج P دقیقاً شبیه به فشرده و بازشدن یک فنر اسلینکی است، در حالی که امواج S مسیری عرضی، شبیه به موج ایجادشده در یک طناب را طی می‌کنند.

مقاله لیمان که علامت پریم (') در عنوانش نماد همین امواج عبورکرده از هسته بود، با تواضعی که ویژگی دانشمندان بزرگ است پایان یافت: «فرض وجود یک هسته‌ی داخلی، دست‌کم با مشاهدات ما در تضاد نیست.»

برای جامعه ژئوفیزیک، کشف لیمان حکمی مشابه با یک زلزله واقعی داشت. هروویه تکالچیچ، ژئوفیزیکدان از دانشگاه ملی استرالیا، باور داشت که لیمان به جای آنکه تلسکوپش را به سمت کهکشان‌ها بگیرد، لرزه‌نگار را مانند ابزاری برای دیدن نادیدنی‌ها، به سمت مرکز سیاره چرخاند.

نکته اعجاب‌برانگیز این است که تمام تحلیل‌ها بدون قدرت محاسباتی کامپیوترها انجام شد. در آن دوران، لرزه‌نگارها با قلم‌های جوهری روی استوانه‌های در حال چرخش کار می‌کردند و لیمان با چشمان مسلح به دانش ریاضی، لرزه‌ها را مقایسه می‌کرد. او محاسباتی را که نرم‌افزارهای امروزی در کسری از ثانیه انجام می‌دهند، روی کارت‌های مقوایی و در ذهن خود پیاده می‌کرد. اگرچه تئوری او در ابتدا مورد تحسین قرار گرفت، تأیید نهایی و تجربی ادعای او تا سال ۱۹۷۱ و ظهور تجهیزات مدرن به درازا کشید.

شناخت هسته جامد توسط لیمان، کلید درک بسیاری از پدیده‌های حیاتی شد؛ از جمله اینکه زمین چگونه میدان مغناطیسی محافظ خود را در برابر تابش‌های مرگبار کیهانی ایجاد می‌کند. این دانش حتی در دوران جنگ سرد برای رصد آزمایش‌های هسته‌ای از طریق امواج لرزه‌ای به کار گرفته شد.

اینگه لیمان در ۱۳ می ۱۸۸۸ در کپنهاگ متولد شد. او در مدرسه‌ای پیشرو تحصیل کرد که توسط هانا ادلر، عمه‌ی نیلز بور معروف، اداره می‌شد؛ جایی که هیچ تفاوتی بین توانایی ذهنی دختران و پسران قائل نبودند.

لیمان در خاطراتش نوشته است: «هیچ تفاوتی میان هوش پسران و دختران به رسمیت شناخته نمی‌شد.» با این‌حال، بعدها در دنیای حرفه‌ای با تبعیض‌های جنسیتی زیادی روبرو شد. این دانشمند در سال ۱۹۰۷ در دانشگاه کپنهاگ ثبت‌نام کرد و به تحصیل در رشته‌های ریاضیات، شیمی و فیزیک پرداخت. در دوران تحصیل در کمبریج با نیلز بور، بنیان‌گذار فیزیک کوانتوم، دوست بود. جالب است بدانید که در آن زمان، لیمان حتی برای ملاقات با بور باید یک همراه می‌داشت تا قوانین سختگیرانه برای زنان را رعایت کرده باشد.

در سال ۱۹۲۰ مدرک معادل کارشناسی ارشد ریاضیات را دریافت کرد و پس از گذراندن یک دوره تحصیلی در دانشگاه هامبورگ، در مارس ۱۹۲۳ به عنوان دستیار استاد ریاضیات بیمه در دانشگاه کپنهاگ استخدام شد.

دو سال بعد، مسیر زندگی لیمان با ورود نیلز اریک نورلند تغییر کرد. نورلند، از اعضای هیئت علمی ریاضیات که به ریاست سرویس ژئودتیک دانمارک (مرکز ردیابی داده‌های لرزه‌شناسی) منصوب شده بود، لیمان را برای پروژه‌ای جدید به کار گرفت: راه‌اندازی ایستگاه‌های لرزه‌نگاری در دانمارک و گرینلند. لیمان در راستای انجام این مأموریت، از ایستگاه‌های لرزه‌نگاری در نقاط مختلف اروپا بازدید کرد.

در سال ۱۹۲۸، مؤسسه سلطنتی ژئودتیک دانمارک (که امروزه با نام سازمان داده‌های زمین‌شناختی دانمارک شناخته می‌شود) تأسیس شد و نورلند ریاست آن را بر عهده گرفت. دیری نپایید که لیمان به عنوان نفر دوم این مؤسسه برگزیده و به مدیریت بخش لرزه‌شناسی منصوب شد تا نظارت بر ایستگاه‌های لرزه‌نگاری دانمارک را بر عهده بگیرد.

اینگه لیمان با مدیریت ایستگاه‌های لرزه‌نگاری دانمارک و گرینلند، سرانجام به جایگاهی رسید که سزاوارش بود. اما حتی پس از بازنشستگی رسمی، دست از جست‌وجو برنداشت و مرز لرزه‌ای جدیدی را در عمق ۲۲۰ کیلومتری گوشته زمین کشف کرد که امروزه به پاس قدردانی از او «ناپیوستگی لیمان» نامیده می‌شود.

علاوه بر انبوه افتخارات علمی، لیمان در سال ۱۹۶۵ مدال طلای آکادمی سلطنتی علوم و ادبیات دانمارک را دریافت کرد. در ادامه، مدال معتبر ویلیام بووی از سوی اتحادیه ژئوفیزیک آمریکا (AGU) در سال ۱۹۷۱ و مدال هری فیلدینگ رید از انجمن لرزه‌شناسی آمریکا نیز در سال ۱۹۷۸ به او اهدا شد.

این محقق بی‌ادعا سرانجام در ۲۱ فوریه ۱۹۹۳، در ۱۰۴ سالگی در شهر کپنهاگ چشم از جهان فروبست، اما مرگ پایان مسیر نبود و اینگه لیمان اکنون به یکی از چهره‌های ماندگار تاریخ تبدیل شده است. امروزه نه تنها مدالی به نام او در اتحادیه ژئوفیزیک آمریکا اهدا می‌شود، بلکه بنای یادبود او از سال ۲۰۱۷ در قلب کپنهاگ ایستاده است. قرار است در سال ۲۰۲۸، پرتره‌ی اینگه لیمان روی اسکناس‌های جدید دانمارک نقش ببندد تا جهان هرگز زنی را که قلب زمین را برایمان رمزگشایی کرد، فراموش نکند.