داخل كوكب الأرض كرة من الحديد، تدور بشكل مستقل عن دوران كوكبنا حول نفسه، هذه الكرة لطالما شغلت الباحثين منذ اكتشفتها عالمة الزلازل الدنماركية إنجي لمان، واحتلت أسئلة مثل: ما سرعة دورانها؟ وفي أي اتجاه تدور؟ مركز النقاشات العلمية لعقود.
وظهرت أدلة في الآونة الأخيرة تشير إلى أن دوران قلب كوكب الأرض (لُب الأرض) يتغير بشكل كبير، وما زال العلماء منقسمين حول ماذا يحدث بالضبط، وما يترتب عليه.
إحدى المشكلات هي أن لُب الأرض الداخلي لا يمكن رؤيته أو ملاحظته بشكل مباشر، ويحصل علماء الزلازل على معلوماتهم عنه بملاحظة الموجات الزلزالية في منطقة معينة.
وسمحت الاختلافات بين الموجات الزلزالية من الشدة نفسها، التي تمر في لُب الأرض بأوقات مختلفة، بحساب التغيرات على لُب الأرض ودورانه.
وتقول الدكتورة لورين وازيك، المتخصّصة في الفيزياء بجامعة جيمس كوك بأستراليا: «في السبعينات والثمانينات تم التعامل مع اختلاف دوران لُب الأرض كظاهرة، لكن لم يتم نشر الأدلة حول اختلاف دورانه إلا في التسعينات».
وتضيف، كما نقل موقع «سي إن إن»: «الدراسات التي ظهرت بعد ذلك اختلفت حول معدل دوران لُب الأرض واتجاهه»، حتى إن البعض اقترح أن لُب الأرض أصلاً لا يدور.
وذكر أحد النماذج، الذي نُشر عام 2023، أن لُب الأرض كان في الماضي يدور أسرع من الأرض نفسها، ثم تباطأت حركته. ولفترة من الزمن ظن العلماء أن لُب الأرض يعادل في حركته سرعة دوران الأرض، ثم تباطأت سرعته، حتى أصبح يدور في اتجاه عكس الطبقة السائلة التي تحيط به.
ويدعم البحث، الذي نُشر في 12 يونيو (حزيران) في مجلة «نيتشر»، هذا النموذج، ويؤكد أن لُب الأرض يبطّئ من سرعته.
ويقول عالم الزلازل الأميركي من جامعة جنوب كاليفورنيا جون فيدال: «الاكتشافات الجديدة تؤكد التغير في سرعة دوران لُب الأرض، الذي يتبع دوراتٍ، كل منها 70 عاماً، وأعتقد أن هذا الاكتشاف يُنهي الجدل حول حركة لُب الأرض، والنموذج الذي يتبعه خلال العقود الأخيرة».
ومع ذلك، لم يقتنع الجميع بأن النقاش انتهى، فما زالت هناك أسئلة حول تأثير سرعة دوران لُب الأرض على الكوكب، وكذلك حول تأثيره على مغناطيسية الأرض.
الجذب المغناطيسي
يقع لُب الأرض على عُمق أكثر من 5 آلاف كيلومتر، ويتكون من معادن صلبة، تحيط بها طبقة خارجية، تسمى اللُّب الخارجي، من معادن سائلة.
يتكون اللب الداخلي، في معظمه، من الحديد والنيكل، وتقترب درجة حرارته من حرارة سطح الشمس، أي نحو 5400 درجة مئوية.
ويوضح فيدال أن الحقل المغناطيسي للأرض يؤثر على كرة الحديد الضخمة في قلب الأرض، ما يجعلها تدور، وفي الوقت نفسه تسحبها الجاذبية الأرضية وتدفُّق المعادن السائلة في طبقة اللب الخارجية، وعلى مدار عقود من الجذب والدفع تحدث تغيرات في سرعة دوران لُب الأرض.
تدفق المعادن السائلة في اللب الخارجي للأرض يولّد تيارات كهربية، تغذّي الحقل المغناطيسي للأرض، وهو ما يمثل حماية للكوكب من الإشعاع الشمسي المميت.
ومع ذلك يبقى تأثير اللب الداخلي على الحقل المغناطيسي للأرض غير معروف، ورأى بعض العلماء، في عام 2023، أن بُطء حركة اللب الداخلي قد يؤثر عليه، وكذلك قد يتسبّب في قِصَر طول اليوم.
ولكي يعرف العلماء ماذا يحدث في باطن الأرض، عادةً يتتبّعون نوعين من الموجات؛ الأولى: الموجة الأولية (بي ويف)، والثانية: موجة القص أو الموجة الثانوية (إس ويف). الموجات الأولية (بي ويف) تنتقل خلال كل أنواع المواد، بينما تنتقل الموجات الثانوية (إس ويف) خلال المواد الصلبة أو السوائل الكثيفة.
لاحظ علماء الزلازل في 1880 أن «إس ويف» التي تُصدرها الزلازل لا تمر عبر الأرض، فخلصوا إلى أن لُب الأرض عبارة عن سائل، لكن بعض موجات (بي ويف)، التي مرّت عبر لُب الأرض، خرجت من أماكن غير متوقَّعة تطلق عليها لمان اسم «مناطق الظل»، وتتسبّب في خلق شذوذ لا يمكن تفسيره.
وكانت لمان أول من اقترح أن «بي ويف» ربما تتفاعل مع لُب داخلي صلب داخل اللب الخارجي السائل، وذلك اعتماداً على البيانات التي تم جمعها من الزلزال الكبير في نيوزيلندا عام 1929.
وبتتبّع الموجات الزلزالية التي مرّت عبر اللب الداخلي منذ عام 1964، توصّل مُعِدّو الدراسة في عام 2023 إلى أن دوران اللب الداخلي يتبع دورات مدتها 70 عاماً، ففي السبعينات كان اللب الداخلي يدور أسرع من الكوكب، ثم أصبح أبطأ بحلول عام 2008، ثم من 2018 حتى 2023 بدأ في التحرك ببطء في الاتجاه المعاكس.
ولإعداد الدراسة، درس فيدال وزملاؤه الموجات الزلزالية، التي صدرت عن الزلازل في الأماكن نفسها خلال أوقات مختلفة، ووجدوا 121 مثالاً حدثوا في جزيرة ساندوتش، التي تقع بالمحيط الأطلنطي، بين عامي 1991 و2023، كما درسوا الموجات التي مرّت عبر لُب الأرض نتيجة التجارب النووية السوفياتية بين عامَي 1971 و1974.
ووفقاً للباحثين فإن لُب الأرض الداخلي على وشك أن يبدأ بالإسراع في الدوران مرة أخرى، ويشير فيدال إلى أن علماء الزلازل اكتشفوا أنه خلال دورة السبعين عاماً يبطّئ لُب الأرض الداخلي سرعته ويزيدها بمعدلات مختلفة، وهو ما يتطلب تفسيراً.
ويضيف: «أحد الاحتمالات أن لُب الأرض الداخلي ليس صلباً مثلما نعتقد، وأنه يتشكّل مع الدوران، ما قد يؤثر على شكله وسرعة دورانه».
طول اليوم على الأرض
ويلفت فيدال النظر إلى أن التغيرات في دوران لُب الأرض غير محسوسة للناس على سطح الكوكب، وتابع: «عندما يدور اللب ببطء تزيد طبقة الغلاف الموري (التي تعلو اللب الخارجي) من سرعتها، ما يجعل الأرض تدور أسرع، وينقص طول اليوم عدة آلاف من الثواني»، ويقول: «ما تأثير ذلك على حياة الأفراد على سطح الأرض؟ لا أعتقد أن له تأثيراً كبيراً».
