لماذا اللب الداخلي للأرض صلب؟

يتميّز اللُب الداخلي للأرض (بالإنجليزيّة: Inner Core) بكونه صلب، بالرغم من درجات الحرارة المرتفعة جدًا التي يمتاز بها عند مقارنته مع اللب الخارجي وباقي طبقات الأرض، ويُرجح ذلك لعدة أسباب، منها: كونه نقطة انصهار معدني الحديد والنيكل ذات الكثافة العالية، وهما المكوّنان الرئيسان للب، بالإضافة إلى أنّ الضغط المطبّق على اللُب الداخلي أكبر من الضغط المطبّق على اللُب الخارجي، مما يجعل تأثير الضغط يتجاوز تأثير درجة الحرارة في اللب، فيكون اللُب الداخلي للأرض صلبًا.^[١]

كيفية اكتشاف اللُب الداخلي الصلب للأرض

تمّ استنتاج طبيعة اللب الداخلي الصلب للأرض عند تتبع الانتقال الموجي لدرجات الحرارة والضغط من اللُب إلى باقي طبقات الأرض، حيث أدى تطور علم الزلازل إلى تقسيم الموجات الأرضية إلى نوعين: موجات ضغط (P)، وموجات قص (S)، واستخدم العلماء هذه الموجات وتتبعوا حركتها داخل اللب الداخلي للأرض، إذ تمكنت أجهزتهم من رصد موجات الضغط (P) على أجهزة قياس الزلازل، بينما موجات القص (S) لم يتمّ رصدها في الطبقة الخارجية من اللب؛ مما يدل على أنّها مكونة من مواد سائلة؛ إذ إنّ موجات (S) لا تنتقل عبر السوائل، ليكون هذا دليل العلماء على وجود لب داخلي صلب.^[٢]

طبقات الأرض وصلابة كل منها

تتكون الكرة الأرضية من ثلاث طبقات رئيسة، وهي:

القشرة (Crust)

تُعرف القشرة بأنها الطبقة الخارجية لكوكب الأرض، مشَكِلةً حوالي 1% من الكتلة الإجمالية للكوكب، متمثلةً بطبقة رقيقة صلبة من الصخور، كما وتُقسم القشرة إلى نوعين؛ قشرة محيطية وقشرة قارية، تفصل بينهما أحيانًا منطقة انتقالية تُدعى بانقطاع كونراد (بالإنجليزية: Conrad discontinuity)، وتختلف خصائص القشرة الأرضية حسب نوعها كما يلي:^[٣][٤]

• القشرة المحيطية: يبلغ سُمكها حوالي 5 - 10 كم تحت المحيطات، تتكون بشكل أساسي من صخور البازلت المختلفة والناتجة عن الحمم البركانية المندفعة في قاع البحار والمحيطات، كما تتميز القشرة المحيطية بكثافتها العالية مقارنةً مع القشرة الأرضية، واحتوائها على العناصر السيليكاتية والمغنسيوم بنسب عالية.
• القشرة القارية: يبلغ سُمكها حوالي 70-100 كم تحت اليابسة، تتكون هذه القشرة من الصخور النارية، والرسوبية، والمتحولة، كما ويغلب الصخر الجرانيتي على تكوينها، وهي غنية بالمعادن السيليكات والألمنيوم.

الستار (Mantle)

يُشكّل الستار حوالي 84% من حجم الإجمالي للكرة الأرضية، ويتميّز بأنّه الحد الفاصل بين القشرة الخارجية للأرض وبين النواة، كما تمتاز هذه الطبقة بكونها صلبة ولدنة بذات الوقت، ويُقسم الستار إلى نوعين:^[٥][٦]

• الستار العلوي: يمتد الستار العلوي من قاعدة القشرة الأرضية أي من عمق 7- 35 كيلومترًا إلى عمق 410 كم، ويشكل الستار العلوي مع القشرة الأرضية الغلاف الصخري للأرض، ويكون صلبًا في بدايته، ومع النزول إلى أسفل يصبح لدنًا، وهناك منطقة انتقالية بين الستار العلوي والسفلي يقع بين 410-660 كم.
• الستار السفلي: يمتد الستار السفلي تقريبًا من مسافة 660-2700 كم تحت سطح الأرض، ويُعدّ أكثر سخونة وكثافة وأقل مرونة من الستار العلوي،^[٦] ويُمكن أن تصل درجات الحرارة فيه إلى أكثر من 4000° درجة مئوية، وعلى الرغم من أنّ هذه الحرارة تؤدي عادةً إلى انصهار الصخور، إلّا أنّ الضغط الهائل الواقع على الستار السفلي يجعل اللزوجة والذوبان محدودان للغاية مقارنة بالستار العلوي، مما يُبقي الستار السفلي صلبًا.^[٥]

اللب (Earth’s core)

يتكون اللُب من طبقتين رئيسيتين وهما؛ اللُب الخارجي واللُب الداخلي، ويُسمّى الحد الذي يفصل بينهما بانقطاع بولن والذي تصل درجة حرارته إلى حوالي 6000° درجة مئوية، ليُعد الجزء الأكثر سخونة في اللُب، وفيما يأتي شرح لهما:^[٧]

• اللُب الخارجي: يبلغ سُمك اللب الخارجي حوالي 2200 كم، ويتكون غالبًا من الحديد السائل الذي يتميّز بلزوجته المنخفضة، والنيكل، كما وتتراوح درجة حرارة اللب الداخلي ما بين 4500° إلى 5500° درجة مئوية.
• اللب الداخلي: يبلغ نصف قطر اللُب الداخلي حوالي 1,220 كم، وهي عبارة عن كرة ساخنة كثيفة من الحديد، وتبلُغ درجة حرارته حوالي 5,200° درجة مئوية، كما قد يصل الضغط فيه حوالي 3.6 مليون جو (بالإنجليزية: Atm).