|
Μια παράξενη, άγνωστη
μέχρι σήμερα σφαίρα, με διάμετρο
περίπου 360 μίλια, βρέθηκε στο βάθος της
Γης. Ανιχνεύτηκε από ένα καθηγητή του
Harvard και μια σπουδάστριά του, οι οποίοι
εξέτασαν υπομονετικά τα αρχεία
εκατοντάδων χιλιάδων σεισμικών
κυμάτων τα οποία πέρασαν από το κέντρο
του πλανήτη τα τελευταία 30 χρόνια.
"Μπορεί να είναι το
πιο παλιό απολίθωμα που έμεινε από τον
σχηματισμό της Γης" λέει ο καθηγητής
του Harvard Adam Dziewonski. "Η γένεσή του
παραμένει άγνωστη, αλλά η παρουσία του
θα μπορούσε ν' αλλάξει τις βασικές μας
ιδέες για τη γένεση και την ιστορία του
πλανήτη μας".
Αν οι εκτιμήσεις των
επιστημόνων αποδειχθούν σωστές, θα
καταστεί δυνατόν να μάθουμε
περισσότερα για τη δημιουργία και την
ιστορία της Γης.
Το κέντρο της Γης
βρίσκεται 3,800 μίλια κάτω από τα πόδια
μας.
 Οι
ήπειροι και οι ωκεανοί αποτελούν μόνο
μια λεπτή κρούστα που εκτείνεται σε
βάθος μόνο 20 μιλίων. Κάτω από αυτήν
υπάρχει ένα πελώριο στρώμα πάχους 1800
μιλίων, ο Μανδύας. Ρεύματα πετρωμάτων
που μετακινούνται αργά στον Μανδύα
κάνουν τις ηπείρους να μετακινούνται
και τα άκρα του ωκεάνιου πυθμένα να
βυθίζονται σε τεράστιες υποθαλάσσιες
τάφρους. Ο Μανδύας περικλείει ένα
πυρήνα ακτίνας 2.100 μιλίων ο οποίος
είναι διάπυρος και αποτελείται κυρίως
από σίδηρο. Ο εξωτερικός πυρήνας είναι
υγρός, ενώ ο εσωτερικός πυρήνας είναι
συμπαγής.
Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο
απεικονίζουμε τη Γη τα τελευταία 66
χρόνια. Αλλά η εργασία του Dziewonski και της
σπουδάστριάς του Miaki Ishii, δείχνει ότι
αυτή η εικόνα δεν προχωρεί μέχρι το
βάθος των πραγμάτων. Μέσα στον
εσωτερικό πυρήνα βρίσκεται
εγκολπωμένος σαν μια λακκούβα μέσα σ'
ένα ροδάκινο, ένας εσωτερικός-εσωτερικός
πυρήνας διαμέτρου 360 μιλίων. Ο πυρήνας
αυτός εντός άλλου, και αυτός εντός
άλλου αποτελούν το ένα δεκάκις
χιλιοστό του όγκου της Γης.
Ο ίδιος ο εσωτερικός πυρήνας δεν είχε
ανακαλυφθεί μέχρι το 1936. Πέρασαν 35
ακόμη χρόνια πριν ο Dziewons και ο
γεωφυσικός Freeman Gilbert αποδείξουν ότι
επρόκειτο για ένα στερεό όγκο
κλεισμένο σε υγρό. (Δεν λιώνει βέβαια
διότι ασκούνται εκατομμύρια λίμπρες
πίεσης σε κάθε τετραγωνική ίντσα της
επιφάνειάς του). Τώρα μια προσεκτική
μελέτη που έκαναν για το πως αλλάζει η
ταχύτητα των σεισμικών κυμάτων με την
κατεύθυνση, αποκαλύπτει ότι το πιο
εσωτερικό μέρος του εσωτερικού πυρήνα
είναι προφανώς διαφορετικό από το
υπόλοιπο μέρος που το περιβάλλει.
Ο Dziewonski και η Ishii δημοσίευσαν τα
αποτελέσματά τους στο τεύχος της 1ης
Οκτωβρίου των πεπραγμένων της
Αμερικανικής Ακαδημίας Επιστημών (PNAS).
Ο εσωτερικός πυρήνας διαμέτρου 1,440
μιλίων και σε θερμοκρασία 5000 βαθμών
έχει προβληματίσει τους
γεωεπιστήμονες αφότου ανακαλύφθηκε.
Στην αρχή της δεκαετίας του 80 οι
ερευνητές βρήκαν ότι τα σεισμικά
κύματα που διαδίδονταν παράλληλα με
τον άξονα της γης, από βορρά προς νότο,
ταξίδευαν μέσα από τον εσωτερικό
πυρήνα ταχύτερα από τα κύματα που
διαδίδονταν κατά μήκος του ισημερινού
επιπέδου, ή από ανατολή προς δύση. Η
διαφοροποίηση παρέμεινε ανεξήγητη ως
το 1986 όταν οι ερευνητές του Harvard έδειξαν
ότι οφειλόταν σε φαινόμενα
ανισοτροπίας.
Εντός των ορυκτών κρυστάλλων που
αποτελούν τον πυρήνα τα μόρια και τα
άτομα διευθετούνται κατά διαφορετικό
τρόπο σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Τα
σεισμικά κύματα ταξιδεύουν ταχύτερα
μέσω σφιχτοπακεταρισμένων μορίων και
ατόμων παρά μέσω μορίων που αφήνουν
μεγαλύτερα ενδοδιαστήματα. Αν οι
ενδομοριακές αποστάσεις είναι
μικρότερες στην διεύθυνση βορράς-νότος,
τα σεισμικά κύματα θα διανύσουν
ταχύτερα τον πυρήνα κατά τη διεύθυνση
αυτή παρά κατά τη διεύθυνση ανατολή-δύση.
Η ανισοτροπία αυτή εξήγησε τις
περισσότερες αλλά όχι όλες τις
μεταβολές που παρατηρούμε στη διάδοση
των σεισμικών κυμάτων. Εκείνη την εποχή
άλλοι εκ των ερευνητών δεν
παραδέχονταν καν την ύπαρξη
ανισοτροπίας, άλλοι έλεγαν ότι μέρος
του εσωτερικού πυρήνα είναι ανισότροπο
και ένα άλλο ισότροπο, και άλλοι
πίστευαν ότι ο εσωτερικός πυρήνας
περιστρεφόταν με διαφορετικό ρυθμό από
τη υπόλοιπη Γη.
Επειδή τα σεισμικά κύματα περνούν από
τον φλοιό, τον μανδύα και τον εξωτερικό
πυρήνα στο δρόμο τους προς το κέντρο
της Γης, και κατά την έξοδό τους προς
την επιφάνεια, εισάγονται έτσι όλων των
ειδών οι περιπλοκές στην επίλυση του
αινίγματος της διαφοράς των ταχυτήτων.
" Ο εσωτερικός πυρήνας έμοιαζε να
είναι ο φορέας όλης της άγνοιας που
είχαμε για την υπόλοιπη Γη"
σχολιάζει σήμερα ο Dziewonski.
Προκειμένου να ψάξουν πιο καλά αυτόν
τον φορέα η Miaki Ishii και ο Dziewonski ανέλυσαν
δεδομένα 30 ετών και αρκετά εκατομμύρια
δεδομένα διαδρομών σεισμικών κυμάτων.
Περίπου 325.000 από αυτά διέρχονταν από
τον εσωτερικό πυρήνα. Αρχικά δεν
παρατήρησαν μεταβολές. Ο εσωτερικός
πυρήνας έμοιαζε περίπου όμοιος στις
διάφορες διευθύνσεις. Μια πιο
λεπτομερής όμως εξέταση σε 3000 κύματα
που διέρχονταν πολύ κοντά από το κέντρο
της Γης αποκάλυψε μια μεταβολή στην
ταχύτητα των κυμάτων ανάλογα με την
κατεύθυνσή τους, σε μια περιοχή
διαμέτρου περίπου 360 μιλίων γύρω από το
κέντρο της Γης.
Στο πιο εσωτερικό μέρος του πυρήνα τα
κύματα έχουν την πιο μικρή τιμή της
ταχύτητάς τους σε διεύθυνση 450 ως προς
τον άξονα της γης, ενώ στον υπόλοιπο
πυρήνα η μικρότερη τιμή της ταχύτητας
αντιστοιχεί στη διεύθυνση Ανατολή-
Δύση.
Πως όμως εξηγείται κάτι
τέτοιο;
Ο Dziewonski εικάζει ότι το
πιο εσωτερικό τμήμα του πυρήνα από
σίδηρο, είναι ένα απομεινάρι από τον
αρχικό πυρήνα από τον οποίο
σχηματίστηκαν μετέπειτα ο φλοιός, ο
μανδύας και ο πυρήνας κάπου 4,6
δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Κατόπιν
συνεχών βομβαρδισμών της γης από
μετεωρίτες και συνεχών γεωλογικών
μετασχηματισμών, συμπεριλαμβανομένης
της απόσπασης ενός μεγάλου κομματιού
που δημιούργησε τη Σελήνη, το
πρωταρχικό αυτό πιο εσωτερικό τμήμα
επέζησε. Αν είναι έτσι αυτό αποτελεί το
πιο παλιό αναλλοίωτο τμήμα του πλανήτη
μας.
Υπάρχου βέβαια και άλλες ερμηνείες των
παρατηρήσεων, που δεν προκαλούν όμως
τόση έξαψη.
Οι περισσότεροι γεωεπιστήμονες
πιστεύου ότι ο εσωτερικός πυρήνας
μεγαλώνει εις βάρος του εξωτερικού
πυρήνα. Η στερεά κεντρική σφαίρα από
σίδηρο βρίσκεται στην πορεία των
ρευμάτων του εξωτερικού πυρήνα, όπως
ένας βράχος μέσα σ' ένα ρεύμα που κυλάει.
Αυτοί οι σχηματισμοί της ροής μπορεί να
έχουν αλλάξει αφότου ο εσωτερικός
πυρήνας έφτασε τη διάμετρο των 360
μιλίων. Στη συνέχεια κρύσταλλοι
σιδήρου αποτέθηκαν στην επιφάνεια του
εσωτερικού πυρήνα με διαφορετικό
προσανατολισμό δημιουργώντας κάποιο
διαφορετικό είδος ανισοτροπίας.
Μια τρίτη πιθανότητα είναι ότι οι
υψηλότερες πιέσεις και θερμοκρασίες
κοντά στο κέντρο του πλανήτη, πακετάρει
τους κρυστάλλους σιδήρου κατά
διαφορετικό τρόπο. Η αλλαγή στη
μορφολογία του πακεταρίσματος θα
μπορούσε να αλλάξει την κατεύθυνση
όπου εμφανίζεται η μειωμένη ταχύτητα
των κυμάτων.
Όποια και αν είναι η εξήγηση, η ιδέα και
μόνο μιας νέας περιοχής της γης θα
γεννήσει αρκετές διαφωνίες μεταξύ των
επιστημόνων.
Δύο από τα μεγαλύτερα επιστημονικά
περιοδικά απέρριψαν τα συμπεράσματα
της μελέτης πρι γίνουν δεκτά τελικά στο
περιοδικό της Εθνικής Ακαδημίας
Επιστημών. "Πολλοί άνθρωποι βλέπετε
αντιστέκονται στις νέες ιδέες"
σχολιάζει ο Dziewonski.
Υπάρχου τρόποι να ελεγχθεί η ερμηνεία
των Dziewonski και Ishii, αλλά είναι δαπανηροί
και χρονοβόροι. Μπορούμε να
υποβάλλουμε στο εργαστήριο δείγματα
πετρωμάτων πλούσια σε σίδηρο, σε
συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης
παρόμοιες με αυτές που επικρατούν στον
πυρήνα της γης. Εξέταση των δειγμάτων
αυτών στη συνέχεια με ακτίνες Χ θ'
αποκαλύψουν αν υπάρξουν αλλαγές στην
κρυσταλλική δομή τους.
Πιο καθοριστικοί έλεγχοι της ερμηνείας
θα γίνουν με νέες διατάξεις
σεισμομέτρων δηλαδή καταγραφικών των
σεισμικών κυμάτων. Οι σημερινοί
σταθμοί σεισμομέτρων δεν είναι
ομοιόμορφα διασκορπισμένοι επί της γης.
Δεν υπάρχει η απαραίτητη κάλυψη για να
καταγράψει τα βαθιά εκείνα κύματα που
περνάνε από το πιο εσωτερικό μέρος του
πυρήνα.
Ο Dziewonski θέλει να τοποθετήσει προσωρινά
δίκτυα καταγραφικών στον πυθμένα των
ωκεανών σε κατάλληλα επιλεγμένα μέρη.
"Για πρώτη φορά τα τελευταία 66 χρόνια,
έχουμε καλές ενδείξεις για μια νέα
περιοχή εντός της Γης" δηλώνει. "
Αυτό μας λέει ότι συλλέγοντας δεδομένα
υψηλής ποιότητας, μπορούμε να
συνεχίσουμε να κάνουμε νέες
ανακαλύψεις για τον πλανήτη που ζούμε.
Δεν μπορούμε να κατανοήσουμε την
εξέλιξη και τη δυναμική της Γης, χωρίς
να γνωρίζουμε την εσωτερική της δομή".
|
