لماذا اللب الخارجي للأرض سائل؟

لماذا اللب الخارجي للأرض سائلًا

يكون اللب الخارجي للأرض في الحالة السائلة؛ لأنّ الضغط الذي يتعرض له ليس مرتفعًا بما يكفي لجعله صلبًا، إذ يتكون اللب الداخلي للأرض من الحديد والنيكل، ومن المعروف أنّ حالة المادة الصلبة، أو السائلة، أو الغازية لا تعتمد على درجة حرارة المادة فقط، إنّما تعتمد أيضًا على ضغطها، وبالنسبة إلى الحديد والنيكل (بشكل عام)، فإنّ درجات الحرارة المنخفضة والضغط العالي تحولهما من الحالة السائلة إلى الصلبة.^[١]

وعند تطبيق ضغط عالٍ على مادة ما، فإنّ ذرات المادة تتجمع معًا وتصبح قريبة جدًا من بعضها البعض، فتتغير حالة المادة من السائل إلى الصلب، وذلك ما يحدث في مركز الأرض، فكلما تحركنا باتجاه المركز، فإنّ درجة الحرارة والضغط تزداد بشكل كبير، ولكن الضغط في اللب الخارجي ليس مرتفعًا بما يكفي لجعله صلبًا، ثمّ يعود الضغط ويزداد، كذلك تزداد درجات الحرارة في اللب الداخلي، لذا، فإنّه يعود إلى الحالة السائلة.^[١]

مكونات اللب الخارجي للأرض

يقع اللب الخارجي للأرض (بالإنجليزية: Outer Core) بين اللب الداخلي والستار (الوشاح)، ويتكون من الحديد والنيكل بشكل أساسي، ويبلغ سُمكه حوالي 2,092 كم، وتتراوح درجات الحرارة فيه بين 4,000°-5,000° درجة مئوية.^[٢]

يتميز المعدن السائل لللب الخارجي بلزوجة منخفضة جدًا، مما يعني سهولة تشكيله وقابليته للطرق، وفي هذا المكان من الكرة الأرضية توجد تيارات الحمل، والتي بسبب حركتها المستمرة ينشأ المجال المغناطيسي للأرض، ويُعد الجزء الأكثر سخونة من اللب هو انقطاع بولن (بالإنجليزية: Bullen Discontinuity)، إذ تصل درجات الحرارة فيه إلى 6,000° درجة مئوية وهي ساخنة مثل سطح الشمس.^[٣]

اللب الداخلي للأرض

اللب الداخلي للأرض هو عبارة عن كرة ساخنة كثيفة تتكون غالبًا من الحديد، وتقع في مركز الكرة الأرضية، ويبلغ نصف قطرها حوالي 1,220 كم، وتبلغ درجة الحرارة في قلب المركز 5,200° درجة مئوية، ويبلغ الضغط فيها 3.6 مليون جو (atm)، إذ يمنع هذا الضغط العالي ذرات الحديد أن تنتقل من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، ولذلك فإنّ اللب الداخلي لا يُعدّ صلبًا تمامًا ولا سائلًا.^[٣]

كيفية الاستدلال على اللب الخارجي السائل

هناك العديد من الأدلة التي أثبتت أنّ اللب الخارجي للأرض في طبيعة سائلة، منها ما يأتي:^[٤]

• الكثافة والجاذبية: أول ملاحظة تتعلق بكثافة نواة الأرض كانت قد قدِّمت منذ ثلاثة قرون مضت من قِبَل السير إسحاق نيوتن (بالإنجليزية: Isaac Newton)، إذ افترض نيوتن بناءً على مشاهداته للكواكب الأخرى والبيانات التي جمعها من دراساته حول الجاذبية وقوى التجاذب، أنّ متوسط كثافة الأرض كان ضعف كثافة الصخور الموجودة على سطحه، ممّا يدل على أنّ لب الأرض يتكون من مواد أكثر كثافة مثل الفلزات.
• بيانات الموجات الزلزالية: ساعد بيانات الموجات الزلزالية على الاستدلال على الكثير من المعلومات حول تكوين الأرض، فأثناء حدوث الزلزال يتمّ إطلاق الطاقة على شكل موجات تنتقل عبر طبقات الأرض، وهناك نوعان من هذه الموجات يتمّ تحريرها، وهي: الموجات الأولية (P) والموجات الثانوية أو موجات القص (S)، وتنتقل كل من الموجات الأولية والموجات الثانوية عبر المواد الصلبة، ولكن الموجات الأولية وحدها هي ما يُمكنها أن تنتقل عبر المواد السائلة، وقد أظهرت بيانات الموجات الزلزالية أنّ الموجات الثانوية لا تمر عبر اللب الخارجي للأرض، لذلك لا بدَّ من أنّ اللُب الخارجي للأرض في حالة سائلة.
• المجال المغناطيسي للأرض: يُشكّل اللُب الخارجي للأرض مع اللب الداخلي ما يُعرف بقوة كوريوليس (بالإنجليزية: Coriolis Force) والتي تدعم المغناطيسية الأرضية للأرض، إذ يتسبب دوران الأرض في دوران اللب السائل باتجاه معاكس، فيمر المعدن السائل في مجال مغناطيسي ويولّد تيارًا كهربائيًا، ومع استمرار تدفق التيار يتمّ إنشاء قوة مغناطيسية أقوى، وهذا ما يُنشئ دورة ذاتية الاستدامة من القوة المغناطيسية، ومن الملاحظ أنّ قوة كوريوليس تعتمد على كون اللُب الخارجي للأرض له طبيعة سائلة.