پچهای مرموز و عایق حرارتی در پایهٔ گوشتهٔ زمین
توسط دانشگاه ملی تایوان
با استفاده از توموگرافی لرزهای مدرن، دانشمندان زمینشناس کشف کردهاند که در بالای مرز هسته‑گوشتهٔ زمین (CMB)، که تقریباً ۲۹۰۰ کیلومتری زیر سطح ما قرار دارد، یک لایهٔ نازک به ضخامت حدود ۳۰۰ کیلومتر وجود دارد که از نظر ساختاری پیچیدگی شگفتانگیزی دارد و از نظر ترکیبی ناهمگونی قابلتوجهی نشان میدهد. در میان این ویژگیها، ساختارهای مقیاس کوچک به نام نواحی سرعت فوقپایین (ULVZs) وجود دارند که توجه علمی شدیدی را به خود جلب کردهاند.
نواحی سرعت فوقپایین (ULVZها) معمولاً حدود صد کیلومتر پهنا و چند ده کیلومتر ارتفاع دارند و شبیه پچهای کوچکی هستند که به پایهٔ گوشته چسبیدهاند. علیرغم اندازهٔ محدودشان، در مقایسه با گوشتهٔ اطراف، سرعتهای لرزهای غیرعادی کمتری و چگالی بالاتری نشان میدهند.
سؤالات بیپاسخ دربارهٔ نواحی سرعت فوقپایین
با توجه به این ویژگیهای فوقالعاده، تأثیر این پچهای مقیاس کوچک بر تکامل ترمو‑شیمیایی منطقهای و حتی بر بودجهٔ انرژی و عملکرد میدان مغناطیسی زمین، مدتهاست که یکی از سؤالات اصلی بدون پاسخ در علم عمق زمین محسوب میشود.
برای حل این معما، یک مطالعهٔ بینالمللی مشترک به رهبری پروفسور ون‑پین شیه، پژوهشگر مؤسسهٔ علوم زمین، آکادمی سینیکا و استاد گروه زمینشناسی، دانشگاه ملی تایوان، از طیفسنجی نوری فوقسریع در ترکیب با سلولهای الماسی تحت فشار‑دما بالا استفاده کرد.
آنها بهدقت هدایت حرارتی مگنزیوستیت غنی از آهن، یک کاندیداتی که تصور میشود نواحی سرعت فوقپایین را تشکیل میدهد، اندازهگیری کردند. مطالعهٔ آنها در مجلهٔ Nature Communications منتشر شده است.
یافتههای کلیدی و پیامدها
بهطور شگفتانگیز، تیم پژوهشی دریافت که مگنزیوستیت غنی از آهن دارای هدایت حرارتی فوقالعاده پایینی است که بسیار کمتر از مواد گوشتهٔ اطراف است. مدلسازی دادههای آنها همچنین نشان داد که ویژگیهای منحصر بهفرد نواحی سرعت فوقپایین — سرعت کم، دما بالا و چگالی زیاد — باعث میشود که آنها مانند پتوی عایق حرارتی موضعی در پایهٔ گوشته عمل کنند.
این ساختارها میتوانند بهطور قابلتوجهی انتقال حرارت از هسته به گوشته را مانع شوند و توزیع فضایی‑زمانی جریان حرارتی در سراسر مرز هسته‑گوشته (CMB) را تغییر دهند. در برخی مناطق، حتی ممکن است لایهبندی حرارتی موضعی در بالای هسته ایجاد کنند. چنین اثراتی پیامدهای عمیقی برای تکامل ترمو‑شیمیایی در هر دو سمت CMB و بودجهٔ انرژی که ژئودینامو را فعال میکند، داشته و در نتیجه بر قطبیت و تکامل میدان مغناطیسی زمین تأثیر میگذارد.
«این یافتهها پیشرفت قابلتوجهی در درک ما از انتقال حرارت و ژئودینامیک در عمق زمین هستند و گامی مهم در مسیر کشف تکاملهای پیچیدهٔ ترمو‑شیمیایی و دینامیک در عمیقترین بخشهای سیارهٔ ما به شمار میروند»، میگوید نویسندهٔ مسئول، پروفسور ون‑پین شیه.
«البته ما هنوز اطلاعات بسیار کمی دربارهٔ آن داریم و باید سخت کار کنیم تا بهخوبی عملکرد داخلی و تاریخچهٔ سیارهٔ زیبایمان را درک کنیم.»
جزئیات انتشار
ون‑پین شیه و همکاران، انتقال چرخشی در مگنزیوستیت و هدایت حرارتی فوقپایین در نواحی سرعت فوقپایین، Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65430-7
اطلاعات مجله: Nature Communications
مفاهیم کلیدی
جریان حرارتی (زمین) هستهٔ بیرونی (زمین) گوشته
ارائهشده توسط دانشگاه ملی تایوان
منبع: پچهای مرموز و عایق حرارتی در پایهٔ گوشتهٔ زمین (2025، 23 دسامبر) استخراج شده در 29 ژانویهٔ 2026 از https://phys.org/news/2025-12-mysterious-thermally-insulating-patches-base.html