اقترح العلماء نموذجًا جديدًا لاثنتين من الهياكل الضخمة في أعماق الأرض، مشيرين إلى أنها تشكلت من مواد النواة التي تسرب إلى الوشاح منذ مليارات السنين. قد يكون هذا العملية قد أثرت على صلاحية الأرض للحياة من خلال منع الطبقات الكيميائية القوية بعد مرحلة محيط الماغما القديمة. النتائج، المنشورة في Nature Geoscience، تربط هذه السمات بتطور الكوكب الفريد مقارنة بفينوس ومارس.
لعقود، كان الباحثون محتارين بشأن ميزتين هائلتين مدفونة على بعد نحو 1800 ميل تحت سطح الأرض: مقاطع سرعة القص المنخفضة الكبيرة (LLSVPs) ومناطق السرعة المنخفضة جدًا (ULVZs). LLSVPs هي كتل هائلة من الصخور الساخنة الكثيفة، مع واحدة تقع تحت أفريقيا وأخرى تحت المحيط الهادئ. ULVZs تشكل طبقات رقيقة جزئيًا مذابة تلتصق بالنواة في تشكيلات غير منتظمة. كلاهما يبطئان الموجات الزلزالية بشكل كبير، مما يشير إلى تركيبات غير عادية مختلفة عن الوشاح المحيط.
دراسة بقيادة يوشينوري ميازاكي، أستاذ مساعد في جامعة روتجرز، تقدم تفسيرًا جديدًا. منشورة في Nature Geoscience في عام 2025، تدمج البحوث بيانات زلزالية وفيزياء المعادن ومحاكيات الديناميكا الجيولوجية. تفترض أن الأرض، التي كانت مغطاة ذات مرة بمحيط ماغما عالمي، لم تطور الطبقات الكيميائية المتوقعة أثناء التبرد. بدلاً من ذلك، تسرب عناصر مثل السيليكون والمغنيسيوم ببطء من النواة إلى الوشاح على مدى مليارات السنين، مخلوطة المواد وتعطيل الطبقات.
"هذه ليست غرابات عشوائية"، قال ميازاكي. "إنها بصمات تاريخ الأرض الأقدم. إذا استطعنا فهم سبب وجودها، يمكننا فهم كيف تشكل كوكبنا ولماذا أصبح صالحًا للحياة."
يفسر النموذج LLSVPs وULVZs كبقايا لمحيط ماغما قاعدي معدل بسبب تسرب النواة هذا. "ما اقترحناه هو أنه قد يأتي من مواد تسرب من النواة"، شرح ميازاكي. "إذا أضفت مكون النواة، يمكن أن يفسر ما نراه الآن."
من المحتمل أن هذه العمليات العميقة شكلت إطلاق الحرارة للأرض والبراكين وتطور الغلاف الجوي، مساهمة في محيطاتها وحياتها. بالمقابل، لدى فينوس غلاف جوي أكثر سمكًا 100 مرة من الأرض، معظمها ثاني أكسيد الكربون، بينما لدى مارس غلاف جوي رقيق. "لدى الأرض ماء وحياة وغلاف جوي مستقر نسبيًا"، لاحظ ميازاكي. "لا نفهم تمامًا لماذا هو كذلك. لكن ما يحدث داخل كوكب... قد يكون جزءًا كبيرًا من الإجابة."
قد تدفع هذه الهياكل أيضًا البراكين السطحية في نقاط ساخنة مثل هاواي وأيسلندا. أبرزت المؤلفة المشاركة جي دينغ من جامعة برينستون النهج متعدد التخصصات للدراسة: "هذا العمل مثال رائع على كيفية مساعدة دمج علم الكواكب والديناميكا الجيولوجية وفيزياء المعادن في حل بعض أقدم ألغاز الأرض."
ختم ميازاكي قائلًا: "حتى مع قلة الدلائل، نبدأ في بناء قصة منطقية. توفر هذه الدراسة لنا بعض اليقين الإضافي حول كيفية تطور الأرض ولماذا هي مميزة جدًا."