راهنمای جامع طبقات زمین

امتیازدهی
هسته داخلی جامد است و دمای آن به 5700 درجه سانتیگراد (10300 درجه فارنهایت) می‌رسد؛ این یعنی داغتر از سطح خورشید است. YURI_ARCURS / GETTY IMAGES

زمین را به عنوان یک پیاز با چندین لایه تصور کنید که هر کدام خواص و ویژگی‌های منحصر به فرد خود را دارند. کاوش در این لایه‌ها نه تنها به ما کمک می‌کند تا سیاره خودمان را درک کنیم، بلکه بینشی از دیگر اجرام آسمانی در جهان را نیز فراهم می‌کند. آماده سفر به اعماق زمین و کشف اسرار آن هستید؟ شروع کنیم!

 

خلاصه کوتاه

طبقات زمین بینشی از فرآیندهای زمین‌شناسی و تاریخچه آن ارائه می‌دهد.

تجزیه و تحلیل امواج لرزه‌ای، کانی‌شناسی و ژئوفیزیک برای مطالعه ساختار داخلی زمین استفاده می‌شود.

مقایسه زمین با سیارات دیگر شباهت‌هایی را در شکل‌گیری سیاره‌ها و امکان حیات در سراسر منظومه شمسی نشان می‌دهد.

ترکیب زمین: نگاهی دقیق‌تر

سیاره ما از چندین لایه یا طبقه تشکیل شده است که هر کدام نقش حیاتی در ساختار و عملکرد کلی زمین دارند. از هسته که در اعماق مرکز زمین قرار دارد گرفته تا گوشته و پوسته‌ای که سطحی را که در آن زندگی می‌کنیم تشکیل می‌دهد، درک این لایه‌ها اطلاعات ارزشمندی در مورد فرآیندهای زمین‌شناسی که سیاره ما را شکل داده‌اند، ارائه می‌دهد. همانطور که تحقیقات در مورد لایه‌های زمین، اطلاعات بیشتری در مورد ترکیب و رفتار آنها آشکار می‌کند، دانش ما از تاریخ و آینده زمین نیز رو به رشد است.

هسته از آهن و نیکل تشکیل‌شده و داغ‌ترین لایه زمین است.

اجزای اصلی هسته زمین

هسته، درونی‌ترین لایه زمین، به دو بخش تقسیم می‌شود: هسته بیرونی و هسته داخلی. هسته داخلی جامد که عمدتاً از آهن و نیکل تشکیل شده است، دمای تخمینی حدوداً 5700 کلوین (5400 درجه سانتیگراد؛ 9800 درجه فارنهایت) دارد. از سوی دیگر، هسته بیرونی یک سیال با ویسکوزیته یا گرانروی کم با دمای بین 8132 درجه فارنهایت و 9932 درجه فارنهایت (4500 درجه سانتیگراد و 5500 درجه سانتیگراد) است. این تفاوت دما و حرکت هسته بیرونی مایع، برای تولید میدان مغناطیسی زمین که از ما در برابر تشعشعات مضر کیهانی محافظت می‌کند، بسیار مهم است.

هسته زمین دارای ویژگی‌های زیر است:

  • شعاع هسته داخلی 1220 کیلومتر است.
  • هسته بیرونی تا شعاع 3400 کیلومتر امتداد دارد.
  • چگالی هسته بیرونی بسیار بیشتر از گوشته یا پوسته است و بین 9900 تا 12200 کیلوگرم بر متر مکعب است.
  • فشار در هسته داخلی بیش از 3 میلیون برابر بیشتر از سطح زمین است و آن را به یک محیط فوق‌العاده شدید تبدیل می‌کند.

فرایندهای فعال در گوشته

گوشته، یک لایه ضخیم زمین است که تا عمق 2890 کیلومتری امتداد دارد، از سیلیکات‌های جامد تشکیل شده است و می‌تواند به گوشته بالایی و پایینی تقسیم شود و یک منطقه گذار در بین آن دو قرار دارد. گوشته بالایی دارای محدوده دمایی نسبتاً بالایی است. تخمین زده می‌شود که دمای آن بین 500 درجه سانتیگراد تا 900 درجه سانتیگراد (932 – 1652 درجه فارنهایت) باشد. گوشته پایینی فشار شدیدی را تجربه می‌کند که از 237000 اتمسفر تا 1.3 میلیون اتمسفر در نزدیکی هسته خارجی متغیر است.

همرفتی یا جابجایی گوشته (mantle convection)، یعنی فرآیند بالا‌رفتن مواد داغ به سمت سطح و پایین‌آمدن مواد سردتر به عمق، نقش مهمی در حرکت صفحات تکتونیکی در پوسته دارد. این حرکت مسئول فرآیندهای زمین‌شناسی مختلفی مانند زلزله، فوران‌های آتشفشانی و تشکیل رشته‌کوه‌ها است. به نوبه خود، الماس‌هایی که در گوشته ساخته می‌شوند، به دلیل فرآیندهای تکتونیکی، توسط ماگمایی (سنگ‌های مذاب) که از اعماق می‌آید به سطح منتقل می‌شوند.

خصوصیات پوسته

پوسته زمین که بیرونی‌ترین لایه سیاره ما را تشکیل می‌دهد، به پوسته قاره‌ای و پوسته اقیانوسی تقسیم می‌شود. پوسته قاره‌ای تراکم کمتری دارد و از سنگ‌های سیلیکات آلومینیوم سدیم پتاسیم مانند گرانیت تشکیل شده است، ولی پوسته اقیانوسی عمدتاً از مواد سنگی متراکم و جامد مانند سنگ‌های آذرین سیلیکات آهن منیزیم تشکیل شده است. بازالت یک نمونه بارز از آن‌ها است. ضخامت متوسط پوسته زمین تقریباً 40 کیلومتر است.

صفحات تکتونیکی، یعنی بخش‌های بزرگی از گوشته و پوسته بالایی زمین، مسئول بسیاری از فرآیندهای زمین‌شناسی، از جمله زلزله و فوران‌های آتشفشانی هستند. حرکت این صفحات توسط جریان‌های همرفتی گوشته هدایت می‌شود که در اثر حرکت ماگما در گوشته ایجاد می‌شوند. این جابجایی مداوم و تعامل صفحات تکتونیکی، سطح زمین را در طول میلیون‌ها سال، شکل داده است.

کاوش در اعماق زمین: چگونه لایه‌های زمین را مطالعه می‌کنیم

برای بررسی طبقات پیچیده زمین، دانشمندان از تکنیک‌های مختلفی از جمله تحلیل امواج لرزه‌ای، کانی‌شناسی و ژئوفیزیک استفاده می‌کنند. با تجزیه و تحلیل داده‌های جمع‌آوری‌شده از این روش‌ها، محققان می‌توانند بینشی در مورد ساختار، ترکیب و فرآیندهای زمین‌شناسی که در اعماق آن رخ می‌دهند به دست آورند.

این تکنیک‌ها به دانشمندان اجازه می‌دهد تا فضای داخلی زمین و فرآیندهایی را که به آن شکل می‌دهند، بهتر درک کنند.

تحلیل امواج لرزه‌ای

تجزیه و تحلیل امواج لرزه‌ای، ابزار قدرتمندی برای درک فضای داخلی زمین است. زمین‌لرزه‌ها و سایر رویدادهای لرزه‌ای، امواج لرزه‌ای تولید می‌کنند که در زمین منتشر می‌شوند و اطلاعات ارزشمندی در مورد لایه‌های آن ارائه می‌دهند. لرزه‌سنج‌ها این امواج را شناسایی و اندازه‌گیری می‌کنند و ارتعاشات لرزه‌ای را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند که به صورت لرزه‌نگار روی صفحه کامپیوتر نمایش داده می‌شوند.

امواج لرزه‌ای می‌توانند مشخص کنند که آیا یک طبقه زمین جامد است یا نه، چرا که برخی از امواج تنها از طریق محیط جامد منتشر می‌شوند در حالی که برخی دیگر از طریق محیط جامد و مایع منتشر می‌شوند. با اندازه‌گیری سرعت و جهت این امواج در هنگام عبور از زمین، محققان می‌توانند ترکیب و ساختار درونی زمین را مشخص کنند.

تکنیک‌های دیگر

علاوه بر تجزیه و تحلیل امواج لرزه‌ای، تکنیک‌های دیگری برای مطالعه لایه‌های زمین به کار گرفته می‌شود. کانی‌شناسی، یعنی مطالعه علمی کانی‌ها و خواص آنها، برای شناسایی و طبقه‌بندی کانی‌ها و همچنین برای درک نحوه تشکیل و ترکیب آنها استفاده می‌شود. ژئوفیزیک، یعنی مطالعه خواص فیزیکی زمین و محیط آن، برای به‌دست‌آوردن بینشی در مورد ساختار و دینامیک داخلی زمین، و همچنین برای بررسی میدان مغناطیسی، گرانش و فعالیت لرزه‌ای زمین استفاده می‌شود.

این تکنیک‌ها با هم، درک جامعی از طبقات زمین و فرآیندهای رخ‌داده در آن‌ها ارائه می‌کنند. با ترکیب اطلاعات جمع‌آوری‌شده از تجزیه و تحلیل امواج لرزه‌ای، کانی‌شناسی و ژئوفیزیک، محققان می‌توانند ساختار و دینامیک زمین را بهتر درک کنند و به دانش کلی ما از زمین و سایر اجرام آسمانی کمک کنند.

صفحات تکتونیکی: نیروی محرکه در پس فرآیندهای زمین‌شناسی

صفحات تکتونیکی یا ورقه‌های زمین‌ساختی، که بخش‌های بزرگی از لیتوسفر زمین هستند، مسئول انواع فرآیندهای زمین شناسی، از جمله زلزله، فوران‌های آتشفشانی، و تشکیل کوه‌ها هستند. حرکت این صفحات توسط حرکت گوشته هدایت می‌شود که در سطح زمین به صورت حرکات صفحات تکتونیکی دیده می‌شود.

حرکت صفحات و جریان همرفتی

جریانات همرفتی گوشته، مسئول هدایت گردش تکتونیک صفحه‌ای در پوسته هستند. حرکت جریان‌های همرفتی در گوشته پایینی و آستنوسفر، صفحات سنگی صلب را در بالا به حرکت در می‌آورد. این حرکت باعث تعامل صفحات با یکدیگر می‌شود که منجر به رویدادهای زمین‌شناسی مختلف مانند زلزله و فوران‌های آتشفشانی می‌شود.

درک نقش همرفت در تکتونیک صفحه‌ای برای درک فرآیندهای زمین‌شناسی زمین و شکل‌گیری ویژگی‌های سطح آن ضروری است. جابجایی مداوم صفحات تکتونیکی، سطح زمین را شکل داده است و امروزه نیز بر رویدادهای زمین‌شناسی تأثیر می‌گذارد.

رویدادهای زمین‌شناسی

رویدادهای زمین‌شناسی مانند زلزله، فوران‌های آتشفشانی و شکل‌گیری کوهستان‌ها، نتیجه حرکت صفحات تکتونیکی هستند. زمین‌لرزه زمانی رخ می‌دهد که انرژی ذخیره‌شده در پوسته زمین به طور ناگهانی آزاد می‌شود و امواج لرزه‌ای تولید می‌کند که زمین را تکان می‌دهد. فوران‌های آتشفشانی رویدادهای انفجاری هستند که با خروج سنگ‌های مذاب و گازها از داخل زمین مشخص می‌شوند.

تشکیل کوه، یکی دیگر از پیامدهای حرکت صفحات تکتونیکی است. هنگامی که صفحات با یکدیگر برخورد می‌کنند یا در کنار هم می‌لغزند، سطح زمین به سمت بالا رانده می‌شود و رشته کوه‌ها را تشکیل می‌دهد. این فرآیندها در طول میلیون‌ها سال، سطح زمین را شکل داده‌اند و امروزه نیز بر چشم‌انداز سیاره زمین تأثیر می‌گذارند.

میدان مغناطیسی زمین: سپر محافظ در برابر تشعشعات کیهانی

میدان مغناطیسی زمین که در اثر حرکت آهن مذاب در هسته بیرونی زمین ایجاد می‌شود، یک سپر محافظ در برابر تشعشعات مضر کیهانی ایجاد می‌کند. این میدان برای حفظ حیات روی زمین حیاتی است، زیرا ذرات باردار ساطع‌شده از خورشید و سایر اجرام آسمانی را منحرف می‌کند.

با این حال، آینده میدان مغناطیسی زمین نامشخص است، زیرا به دلیل حرکت آهن مذاب در هسته، این میدان به طور مداوم در حال تغییر و تکامل است.

تولید میدان مغناطیسی

فرآیند تولید میدان مغناطیسی زمین در درجه اول به دلیل حرکت جریان‌های همرفتی آهن مذاب و نیکل در هسته بیرونی است. الگوی دایره‌ای بالا آمدن مواد داغ و فرورفتن مواد خنک‌تر در درون هسته بیرونی، جریان‌های الکتریکی ایجاد می‌کند که به نوبه خود ‌مسئول تولید میدان مغناطیسی زمین است.

این میدان مغناطیسی به عنوان یک سپر عمل می‌کند، تابش کیهانی را از سیاره زمین منحرف می‌کند و از حیات روی زمین در برابر اثرات مضر آن محافظت می‌کند. بدون میدان مغناطیسی زمین، زندگی، همانطور که می‌دانیم، در معرض مقادیر خطرناک تشعشع قرار می‌گیرد که تهدیدی قابل توجه برای بقای موجودات زنده است.

آینده میدان مغناطیسی زمین

آینده‌ی میدان مغناطیسی زمین نامشخص است. قدرت و جهت آن به دلیل حرکت آهن مذاب در هسته به طور مداوم در حال تغییر است. می‌توان تصور کرد که میدان مغناطیسی، می‌تواند در آینده، کاهش یابد یا حتی معکوس شود، که پیامدهای گسترده‌ای برای حیات روی زمین خواهد داشت.

تضعیف یا معکوس‌شدن میدان مغناطیسی زمین به طور بالقوه می‌تواند منجر به افزایش تشعشعات کیهانی که به سطح زمین می‌رسد شود که این امر می‌تواند اثرات مخربی بر زندگی روی زمین داشته باشد. درک نحوه ایجاد میدان مغناطیسی زمین و تغییرات احتمالی آینده آن، برای پیش‌بینی اثرات بلندمدت بر سیاره ما و ساکنان آن بسیار مهم است.

مقایسه زمین با دیگر اجرام سیاره‌ای

با بررسی شباهت‌ها و تفاوت‌های بین زمین و سایر سیارات منظومه شمسی، می‌توانیم درک بهتری از فرآیندهایی که در سایر اجرام آسمانی رخ می‌دهد و پتانسیل حیات در آن سیارات به دست آوریم.

زمین که به عنوان سیاره زمین نیز شناخته می‌شود، شباهت‌های زیادی مانند وجود هسته، گوشته و پوسته، با سایر سیارات زمین‌مانند دارد، اما دارای ویژگی‌های منحصر به فردی نیز است که آن را متمایز می‌کند.

مشابهت‌ها و تفاوت‌ها

زمین، زهره و مریخ از نظر داشتن سطح جامد، ترکیب و اتمسفر شباهت‌های مشترکی دارند. با این حال، زمین در توانایی خود برای حفظ حیات و وجود آب مایع در سطح آن، منحصر به فرد است.

غول‌های گازی مانند مشتری، زحل، اورانوس و نپتون، عمدتاً از هیدروژن و هلیوم و لایه‌های بیرونی گازی ضخیم و قمرها و حلقه‌های سیاره‌ای متعدد تشکیل شده‌اند. تفاوت بین غول‌های گازی و سیارات زمین‌مانند در فاصله آنها از خورشید، اندازه و ترکیب آنها نهفته است.

این تغییرات در ویژگی‌های سیاره‌ای، بینش‌های ارزشمندی را در مورد پتانسیل حیات در سیارات دیگر و فرآیندهای زمین‌شناسی روی آن اجرام آسمانی ارائه می‌دهد.

کاربرد در علوم سیاره‌ای

درک طبقات زمین و ترکیب آنها در زمینه علوم سیاره‌ای بسیار مهم است. با مطالعه لایه‌های زمین، می‌توانیم بینش‌هایی در موارد زیر بدست آوریم:

  • شکل‌گیری و تکامل سیارات
  • امکان حیات در سیارات دیگر
  • فرآیندهایی که در دیگر اجرام آسمانی رخ می‌دهد
  • پتانسیل کشف فرآیندهای مشابه در سیارات دیگر

تجزیه و تحلیل شباهت‌ها و تفاوت‌های بین زمین و سایر سیارات، به ما این امکان را می‌دهد که این فرآیندها را بهتر درک کنیم و دانش خود را در مورد کیهان گسترش دهیم.

همانطور که ما به کاوش در منظومه شمسی خود و فراتر از آن ادامه می‌دهیم، دانش به‌دست‌آمده از مطالعه لایه‌های زمین، برای درک مجموعه متنوعی از اجرام آسمانی موجود در جهان ما بسیار ارزشمند خواهد بود. این اطلاعات نه تنها درک ما از شکل‌گیری سیاره‌ها و زمین‌شناسی را گسترش می‌دهد، بلکه به جستجوی مداوم برای حیات فرازمینی نیز کمک می‌کند.

خلاصه

از اعماق هسته زمین تا مرزهای بیرونی پوسته آن، درک لایه‌های پیچیده سیاره ما بینش‌های ارزشمندی را در مورد فرآیندهای زمین شناسی که جهان ما را شکل داده‌اند ارائه می‌دهد. همانطور که ما به کاوش در جهان و کشف اسرار سایر اجرام آسمانی ادامه می‌دهیم، دانش به‌دست‌آمده از مطالعه طبقات یا لایه‌های زمین، نقش اساسی در درک ما از شکل‌گیری سیاره‌ها، زمین‌شناسی و پتانسیل حیات فراتر از سیاره ما خواهد داشت. از طریق همین جستجوی دانش است که می‌توانیم واقعاً از پرده پرنقش و نگار پیچیده جهان خود و امکانات بی‌پایانی که در کیهان در انتظار ما هستند، قدردانی کنیم.

این مقاله با استفاده از فناوری هوش مصنوعی ایجاد شده است.

منبع: howstuffworks.com

این مطلب را به اشتراک بگذارید:

اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها