دانش و فناوری

به گزارش مجاهدت از مشرق، منطقه گذار نام لایه مرزی جداکننده گوشته بالایی زمین از گوشته پایینی آن است و در عمق ۴۱۰ تا ۶۶۰ کیلومتری زمین قرار دارد. فشار بسیار زیاد تا ۲۳ هزار بار (bar) در منطقه گذار باعث می‌شود که ماده معدنی سبز زیتونی الیوین که حدود ۷۰ درصد گوشته بالایی زمین را تشکیل می‌دهد و پریدوت (زبرجد) نیز نامیده می‌شود، ساختار کریستالی آن را تغییر دهد.

در مرز بالایی منطقه گذار، در عمق حدود ۴۱۰ کیلومتری به وادسلِییت (Wadsleyite) متراکم‌تر تبدیل می‌شود و در فاصله ۵۲۰ کیلومتری به رینگ‌وودیت(ringwoodite) که از آن هم متراکم‌تر است، تبدیل می‌شود.

دکتر فرانک برِنکِر از محققان مؤسسه علوم زمین در دانشگاه گوته در فرانکفورت آلمان در این زمینه گفت: این دگرگونی‌های معدنی به‌شدت مانع حرکت سنگ در گوشته زمین می شود؛ مثلاً ستون‌های گوشته، ستون‌های سنگ داغ که از عمق گوشته بالا می‌آیند، گاهی مستقیم در زیر ناحیه انتقال متوقف می‌شوند. حرکت جرم در جهت مخالف نیز متوقف می‌شود.

به گفته این محقق، صفحات فرورانش اغلب در شکستن کل منطقه گذار مشکل دارند بنابراین، یک قبرستان کامل از چنین صفحاتی در این منطقه در زیر اروپا وجود دارد.

تاکنون معلوم نبود که مکیدن مواد به داخل منطقه گذار چه اثرات بلندمدتی بر ترکیب ژئوشیمیایی آن دارد و آیا آب بیشتری در آنجا وجود دارد یا خیر.

برنکر توضیح داد: دال‌های فرورانش نیز مواد رسوبی اعماق دریا را به داخل زمین برمی‌گردانند. این رسوبات می‌توانند مقدار زیادی آب و دی‌اکسیدکربن را در خود نگه دارند اما تاکنون مشخص نبود که چه مقدار از این رسوبات به شکل مواد معدنی و کربنات‌های آبدار و پایدارتر وارد منطقه گذار می‌شود و بنابراین مشخص نیست که آیا واقعاً مقدار زیادی آب در آنجا ذخیره می‌شود یا خیر.

وی افزود: شرایط حاکم قطعاً برای این امر مساعد خواهد بود. مواد معدنی متراکم وادسلییت و رینگ‌وودیت (بر خلاف اُلیوین در اعماق کمتر) می‌توانند مقدار زیادی آب را ذخیره کنند؛ در واقع آبی که ذخیره می‌کنند این‌قدر زیاد است که منطقه گذار از نظر تئوری قادر به جذب شش برابر مقدار آب اقیانوس‌های ما است.

این محقق یادآور شد: می‌دانستیم که لایه مرزی ظرفیت بسیار زیادی برای ذخیره آب دارد اما، نمی‌دانستیم که آیا واقعاً این مقدار آب را ذخیره کرده است یا خیر.

تیم پژوهشی، برای یافتن پاسخ، یک الماس از بوتسوانا، آفریقا را تجزیه‌وتحلیل کردند. این ماده در عمق ۶۶۰ کیلومتری، درست در حد فاصل بین منطقه گذار و گوشته پایین، جایی که رینگ‌وودیت ماده معدنی غالب است، تشکیل شده است.

الماس‌های این منطقه بسیار نادر هستند و یک درصد از الماس‌ها را تشکیل می‌دهند. تجزیه‌وتحلیل‌ها حاکی از این است که این سنگ حاوی اجزای متعدد رینگ‌وودیت است که حاوی آب زیادی است.

علاوه بر این، گروه پژوهشی توانست ترکیب شیمیایی سنگ را تعیین کند. این ترکیب تقریباً مشابه تمام قطعات سنگ گوشته‌ای بود که در بازالت‌ها در همه‌جای دنیا یافت می‌شود.

این پژوهش نشان داد که الماس به طور حتم از یک قطعه معمولی از گوشته زمین ایجاد شده است.

برنکر در این باره گفت: در این پژوهش نشان دادیم که منطقه گذار یک اسفنج خشک نیست، بلکه مقدار چشمگیری آب را در خود جای می‌دهد. این موضوع ما را یک قدم به ایده ژول ورن درباره وجود اقیانوس در داخل زمین نزدیک‌تر می‌کند.

وی ادامه داد: تفاوت در این است که هیچ اقیانوسی در آن پایین وجود ندارد، بلکه سنگ‌های آبداری وجود دارد که نه مرطوب هستند و نه از آنها آب می‌چکد.

رینگ‌وودیت آبدار اولین بار در سال ۲۰۱۴ در یک الماس در منطقه گذار یافت شد. برنکر نیز در آن مطالعه شرکت داشت. با این حال، تعیین ترکیب شیمیایی دقیق سنگ به دلیل کوچک‌بودن آن ممکن نبود بنابراین مشخص نبود که اولین پژوهش تا چه حد مسایل را درباره گوشته روشن می‌کند، زیرا ممکن بود محتوای آب آن الماس ناشی از یک محیط شیمیایی ناآشنا باشد.

در مقابل، اجزای موجود در الماس ۱/۵ سانتی‌متری بوتسوانا که تیم پژوهشی آن را بررسی کردند به اندازه‌ای بزرگ بود که توانستند ترکیب شیمیایی دقیق آن را تعیین کنند و این تأیید نهایی نتایج اولیه به‌دست‌آمده در سال ۲۰۱۴ بود.

میزان زیاد آب در منطقه گذار، پیامدهای گسترده‌ای برای وضعیت دینامیکی داخل زمین دارد. می‌توان نتیجه آن را مشاهده کرد؛ مثلاً در ستون‌های داغ گوشته که از پایین می‌آیند و در منطقه گذار گیر می‌کنند. در آنجا، آنها منطقه گذار پر از آب را گرم می‌کنند که به نوبه خود منجر به تشکیل ستون‌های کوچک‌تر گوشته جدید می‌شود که آب ذخیره‌شده در منطقه گذار را جذب می‌کند.

اگر این ستون‌های کوچک‌تر گوشته که پر از آب هستند، بیشتر به سمت بالا حرکت و از مرز گوشته بالایی عبور کنند، این اتفاقات رخ می‌دهد: آب موجود در ستون‌های گوشته آزاد می‌شود و نقطه ذوب مواد در حال پیدایش را می‌کاهد. در نتیجه، ستون‌های گوشته بلافاصله ذوب می‌شوند؛ در صورتی که معمولاً قبل از رسیدن به سطح این اتفاق روی می‌دهد. در نتیجه، توده‌های سنگی در این قسمت از گوشته زمین دیگر به طور کلی سخت نیستند و این به حرکت توده‌ها پویایی بیشتری می‌بخشد. منطقه گذار که به عنوان مانعی برای پویایی در آنجا عمل می‌کند، ناگهان به محرک گردش جهانی مواد تبدیل می‌شود.