تشكلت الأرض منذ نحو 4.5 مليار سنة، ومنذ ذلك الحين، تنخفض درجة حرارة اللب الداخلي لها.
تتغير حرارة الأرض خارجيًا -حرارة الغلاف الجوي والسطح الخارجي- بمرور الزمن، ضمن نطاقٍ محدد، مع ارتفاعٍ حالي بسبب الاحتباس الحراري، أما اللب الداخلي، الذي يتكون من المعادن المنصهرة، فتنخفض حرارته باستمرار منذ تشكل الكوكب.
من المعروف أن المعادن المنصهرة هي مصدر الحقل المغناطيسي الذي يحيط بكوكبنا، هذا الحقل هو من أسس الحياة على سطح الأرض، ومن الشروط الأولية التي سمحت بتطور الحياة.
يرى الباحثون أن الحقل المغناطيسي، إضافةً إلى التحركات الجيولوجية داخل الأرض -كتحرك الصفائح التكتونية والحركة البركانية- هي أسس الحفاظ على نسبة الكربون، وعلى درجة حرارة الكوكب أيضًا.
مع استمرار انخفاض درجة حرارة اللب الداخلي، فإن المعدن المنصهر في باطن الأرض سيتحول تدريجيًا إلى معدن صلب، وستتوقف الحركة الجيولوجية، ما سيؤثر في شروط الحياة على كوكبنا، ليصبح كوكب الأرض في النهاية شبيهًا بالزهرة أو المريخ.
تتوقع دراسة حديثة حدوث هذا في غضون وقت أقرب مما توقعناه سابقًا.
يرجع ذلك إلى وجود معدن سيليكات البروفيسكات، الذي يفصل بين اللب الداخلي واللب الخارجي للأرض. معدل انتقال الحرارة بواسطة هذا المعدن يحدد معدل برودة اللب الداخلي.
يواجه الباحثون الكثير من الصعوبات في تحديد نسبة النقل الحراري لهذا المعدن في باطن الأرض، إذ تتأثر نسبة النقل الحراري لكل معدن بالحرارة الخارجية التي يتعرض لها، إضافةً إلى الضغط.
تبلغ الحرارة والضغط قيمًا هائلة في باطن الأرض، على عمق 2700 كيلومتر.
لدراسة النقل الحراري لسيليكات البروفيسكات، أجرى الفريق برئاسة موتوهيكو موراكامي محاكاةً للظروف في باطن الأرض، وعرضوا عينة من المعدن محل الدراسة لهذه الظروف، إذ رفعوا حرارة العينة إلى نحو 2166 درجة مئوية، تحت ضغط نحو 80 جيجا باسكال، أي 700 ألف ضعف الضغط عند السطح.
وفقًا لموراكامي، تؤكد الدراسة أن النقل الحراري لسيليكات البروفيسكات أسرع بنحو 1.5 ضعف مقارنةً بما توقعناه سابقًا، ما يعني أن نسبة انتقال الحرارة من اللب الداخلي إلى اللب الخارجي أسرع مما توقعنا.
يتحول سيليكات البروفيسكات إلى معدن آخر –أسرع في النقل الحراري- عندما تنخفض حرارته، ما يعني أن النقل الحراري إلى اللب الخارجي يتزايد.
تتيح الدراسة مفهومًا أوسع عن الأرض وتطورها الجيولوجي، قال موراكامي: «تؤكد النتائج أن حرارة الأرض تنخفض، وأن الكوكب سيتحول مستقبلًا إلى كوكب شبيه بالمريخ والزهرة».
لكن معرفة السرعة التي يبرد بها كوكبنا تحديدًا أمر صعب، إذ تؤثر عدة ظروف في ذلك. مثلًا، المريخ تنخفض حرارته بمعدل أسرع من الأرض لصغر حجمه. أيضًا، يساهم تحلل المواد المشعة في انبعاث الحرارة، ما يسهم في الحفاظ على الحركة البركانية. تُعد هذه المواد مصدرًا أساسيًا للحرارة في اللب الداخلي للكوكب.
اختتم موراكامي قائلًا: «إلى الآن لا نعرف الكثير عن هذه المعادن والمواد، ما يقف عائقًا أمام فهمنا للنقل الحراري الحاصل داخل الأرض، لكن تجمد المعادن داخل لب الأرض سيستغرق وقتًا طويلًا، والأرجح أننا لن نكون موجودين لنشهد ذلك».
اقرأ أيضًا:
العلم الحديث يشرح اللب الداخلي الغامض للكرة الأرضية
علماء ينجحون بمحاكاة ظروف اللب الخارجي للأرض في المختبر
ترجمة: محمد علي مسلماني
تدقيق: آلاء رضا
