إن مركز الأرض الحار واللزج وقشرته الخارجية الباردة الصلبة مسؤولة عن الحركة الزاحفة (وأحيانًا الكارثية) للألواح التكتونية. لكن الآن كشفت الأبحاث الجديدة عن توازن مثير للفضول بين القوة - الوشاح المتسرب يخلق قارات عظمى بينما تمزقها القشرة.
للتوصل إلى هذا الاستنتاج حول عملية تكتونية الصفائح ، ابتكر العلماء نموذجًا حاسوبيًا جديدًا للأرض مع اعتبار القشرة والغطاء نظامًا واحدًا سلسًا. بمرور الوقت ، كانت حوالي 60٪ من الحركة التكتونية على سطح هذا الكوكب الافتراضي مدفوعة بقوى ضحلة إلى حد ما - ضمن أول 62 ميل (100 كيلومتر) من السطح. دفع الحمل الحراري العميق والممزوج للغطاء الباقي. أصبح الوشاح مهمًا بشكل خاص عندما تم دفع القارات معًا لتشكيل قارات عظمى ، بينما هيمنت القوى الضحلة عندما انفصلت القارات العملاقة في النموذج.
أفاد الباحثون في 30 تشرين الأول / أكتوبر في مجلة ساينس أدفانسز أن "الأرض الافتراضية" هذه هي أول نموذج حاسوب "ينظر" إلى القشرة والغطاء كنظام ديناميكي مترابط. في السابق ، كان الباحثون يصنعون نماذج للحمل الحراري المدفوع بالحرارة في الوشاح الذي يتطابق مع ملاحظات الوشاح الحقيقي بشكل جيد ، لكنهم لم يقلدوا القشرة. ويمكن لنماذج الصفائح التكتونية في القشرة أن تتنبأ بالملاحظات الواقعية لكيفية تحرك هذه الصفائح ، لكنها لا تتوافق بشكل جيد مع ملاحظات الوشاح. من الواضح أن شيئًا ما كان مفقودًا في الطريقة التي وضعت بها النماذج النظامين معًا.
قال نيكولاس كولتيس ، الأستاذ بكلية الدراسات العليا بجامعة إيكول نورمال ، وهي جزء من جامعة PSL في باريس: "كانت نماذج الحمل الحراري جيدة للغطاء ، ولكن ليس للوحات ، وكانت تكتونية الصفائح جيدة للوحات ولكن ليس الوشاح". "والقصة الكاملة وراء تطور النظام هي ردود الفعل بين الاثنين."
القشرة بالإضافة إلى عباءة
يُظهر كل نموذج للمدرسة الداخلية في باطن الأرض طبقة رقيقة من القشرة تعلو فوق الطبقة الساخنة القابلة للتشوه من الوشاح. قد يعطي هذا النموذج المبسط الانطباع بأن القشرة تتصفح الوشاح ببساطة ، ويتم تحريكها بهذه الطريقة وذلك عن طريق التيارات التي لا يمكن تفسيرها أدناه.
لكن هذا ليس صحيحًا تمامًا. عرف علماء الأرض منذ فترة طويلة أن القشرة والغطاء جزء من نفس النظام ؛ إنها مرتبطة بشكل لا مفر منه. وقد أثار هذا الفهم مسألة ما إذا كانت القوى على السطح - مثل غرس قطعة من القشرة تحت أخرى - أو قوى عميقة في الوشاح تقود في المقام الأول حركة الصفائح التي تشكل القشرة. الجواب ، وجد كولتيس وزملاؤه ، هو أن السؤال غير صحيح. هذا لأن الطبقتين متشابكتان للغاية ، كلاهما يساهمان.
على مدار العقدين الماضيين ، أخبر كولتيس Live Science ، أن الباحثين كانوا يعملون من أجل نماذج الكمبيوتر التي يمكن أن تمثل تفاعلات القشرة-الوشاح بشكل واقعي. في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، طور بعض العلماء نماذج للحركة المدفوعة بالحرارة (الحمل الحراري) في الوشاح الذي أدى بشكل طبيعي إلى ظهور شيء يشبه تكتونية الصفائح على السطح. وقال كولتيس إن هذه النماذج كانت تتطلب عمالة مكثفة ولم تحصل على الكثير من أعمال المتابعة.
عمل كولتيس وزملاؤه لمدة ثماني سنوات على نسختهم الجديدة من النماذج. استغرق تشغيل المحاكاة وحده 9 أشهر.
بناء نموذج الأرض
كان على كولتيس وفريقه إنشاء أرض افتراضية ، كاملة مع معلمات واقعية: كل شيء من تدفق الحرارة إلى حجم الصفائح التكتونية إلى طول الوقت الذي تستغرقه عادة القارات العملاقة لتتشكل وتتفكك.
قال كولتيس إن هناك العديد من الطرق التي لا يكون بها النموذج محاكاة مثالية للأرض. على سبيل المثال ، لا يتتبع البرنامج تشوه الصخور السابق ، لذا فإن الصخور التي تشوهت من قبل ليست عرضة للتشوه بسهولة أكبر في المستقبل في نموذجها ، كما هو الحال في الحياة الواقعية. لكن النموذج لا يزال ينتج كوكبًا افتراضيًا يبدو واقعيًا ، مكتملًا بمناطق الاندساس ، والانجراف القاري والتلال والخنادق المحيطية.
بالإضافة إلى إظهار أن قوى الوشاح تهيمن عندما تتجمع القارات ، وجد الباحثون أن الأعمدة الساخنة من الصهارة التي تسمى أعمدة الوشاح ليست السبب الرئيسي في تفكك القارات. وقال كولتيس إن مناطق الاندساس ، حيث تُضطر قطعة من القشرة تحت أخرى ، هي محركات الانهيار القاري. أعمدة الوشاح تأتي في اللعب لاحقًا. قد تصل الأعمدة المرتفعة الموجودة مسبقًا إلى الصخور السطحية التي ضعفتها القوى التي تم إنشاؤها في مناطق الاندساس. ثم يلمسون أنفسهم في هذه البقع الضعيفة ، مما يجعل من المرجح أن تتصدع القارة العظمى في هذا الموقع.
وقال كولتيس إن الخطوة التالية هي تقريب النموذج والعالم الحقيقي بالملاحظات. وقال ، في المستقبل ، يمكن استخدام النموذج لاستكشاف كل شيء من الأحداث البركانية الكبرى إلى كيفية تشكل حدود الصفائح إلى كيفية تحرك الوشاح فيما يتعلق بدوران الأرض.
