ريچارد كر ترجمه:على عبدالمحمدى
تحولات عميق به وجود آمده در شناخت پديده هايى كه در لايه هاى تقريباً سطحى زمين رخ مى دهند و اصطلاحاً تكتونيك صفحه اى (Plate tectonics) نام دارند شايان توجه بوده است. اين تحولات كه معمولاً از آن به عنوان انقلابى در عرصه زمين شناسى (Geology) ياد مى شود نقش چشمگيرى در شكوفايى اين عرصه از علوم طبيعى طى دهه هاى اخير داشته است. اما اين مورد ظاهراً با مورد ديگرى كه از قضا ربط چندانى نيز به يكديگر ندارند شباهت هايى دارد. فردى كاملاً عادى را در نظر بگيريد كه در طول عمر خود بارها روبه روى ساعت معروف Big Ben (در لندن پايتخت انگليس) ايستاده و از نزديك با نحوه چرخش ظاهرى عقربه هاى آن آشنا شده است. آيا چنين فردى اصولاً مى تواند ادعا كند كه تنها با نگاه دقيق به حركت عقربه ها و صفحات بسيار بزرگ اين ساعت توانسته است به پيچيدگى ها و رموز عملكرد واقعى آن كه (پشت پرده نهان است) پى ببرد؟ البته خير.
وضعيت دانش امروزى بشر پيرامون تحولاتى كه در لايه هاى عميق تر زمين رخ مى دهند نيز اينگونه است. اگر قرار باشد كه با پى بردن به بخشى از حقايق مربوط به لايه هاى سطحى (كه معمولاً به لايه هاى چينش يافته تا عمق ۱۰۰ كيلومترى زمين اطلاق مى شود) مدعى شناخت دقيق ويژگى هاى همه لايه ها شويم يقيناً اشتباه كرده ايم. آن ۶۳۰۰ كيلومتر باقى مانده از جنس سنگ و آهن كه زير صفحات تكتونيكى خوابيده است جلوه تكامل يافته اى از نحوه عملكرد يك موتور حرارتى غول پيكر (كره زمين) را به نمايش مى گذارد. «صفحات تكتونيكى» كه در نزديكى هاى سطح زمين واقع شده اند نقش همان عقربه هاى متحركى را ايفا مى كنند كه عملاً صورت ظاهرى كاركرد پيچيده يك ساعت فوق العاده بزرگ را نشان مى دهند: عقربه هايى كه از فواصل و زاويه هاى مختلف قابل رؤيت بوده، اما زبان گويايى در مورد پيچيدگى هاى ناپيداى عملكرد خود ندارند. زمين شناسان معاصر توانسته اند با بهره گيرى از اطلاعات جمع آورى شده توسط همقطاران خود در عرصه «تكتونيك صفحه اى» به تصوير بسيار ساده اى از آرايش لايه هاى عمقى زمين دسترسى پيدا كنند. زمين از ديدگاه آنان همانند يك «پياز» است. متخصصان با عبور دادن امواج ارتعاشى در اعماق زمين، به اين نتيجه رسيده اند كه زير پوسته شكننده صفحه ها لايه اى به ضخامت ۲۸۰۰ كيلومتر از سنگ قرار گرفته كه زير آن نيز لايه ديگرى به ضخامت ۳۴۷۰ كيلومتر از آهن مذاب (و در مركز، آهن جامد) قرار گرفته است. لايه سطحى تر زمين جبه (Mantle) خود به دو لايه جزيى تر كه مرز آن را عمق ۶۷۰ كيلومترى زمين مشخص مى سازد تقسيم مى شود. لايه ديگرى نيز به ضخامت ۲۰۰ كيلومتر زير جبه به عنوان يك لايه فرعى مورد اشاره قرار مى گيرد. پس از بروز تحولات عظيم در عرصه شناخت لايه هاى سطحى تر زمين يا همان تكتونيك هاى صفحه اى عملاً «مدل پياز» طرفداران بيشترى را در مجامع علمى و دانشگاهى به خود جلب كرد. تصوير غالب پيرامون فعاليت هاى درونى زمين، اين سياره را به سه لايه كلى تقسيم كرد: عمق ۶۷۰ كيلومترى به عنوان مرز دو لايه بالايى (همان طورى كه در بالا نيز به آن اشاره شد) و مركز (Core) به عنوان لايه سوم. بدين ترتيب، سياره زمين همانند ماشين بخارى با سه لايه متفاوت در نظر گرفته شد. ساختار زمين تا عمق ۶۷۰ كيلومترى همانند ديگ بسيار كم عمقى است كه آب در آن به آهستگى مى جوشد. طى اين فرايند، گرما و سنگ از طريق برآمدگى هاى پديدار شده در وسط اقيانوس به لايه هاى سطحى زمين راه مى يابد كه در نتيجه آن پوسته جديدى (Crust) ساخته شده و كمى از حرارت اعماق زمين كاسته مى شود. در مقابل، تكه هاى سرد صفحات قديمى از طريق گودال هاى موجود در كف درياها به درون زمين راه مى يابد. يك لايه نازك از سنگ داغ ممكن است از درست بالاى مرز ۶۷۰ كيلومترى بالا بيايد تا يك نقطه داغ آتشفشانى، همانند هاوايى را بسازد. اما هيچ سنگ داغى از درون مرز ۶۷۰ كيلومترى بالا نيامده و هيچ سنگ سردى به درون آن فرو نرفته است. احتمال ضعيف ترى نيز مطرح است كه جبه زمين همانند يك ديگ عميق كار مى كند كه لايه هاى نازك سنگ دائماً از مرز هسته با پوسته جبه به بالا جابه جا مى شوند. چهل سال جست وجو پيرامون حقايق فعاليت هاى درونى زمين با استفاده از پيشرفته ترين ابزارهاى ثبت ارتعاشات درونى باعث تقويت نظريه «موتور حرارتى زمين» شده است. با اين حال، شدت مباحثات علمى پيرامون اين نظريه هيچگاه فروكش نكرده است. ثبت ارتعاشات درونى زمين با استفاده از ابزارهاى پيشرفته امروزى آشكارا نشان مى دهد كه مرز ۶۷۰ كيلومترى زمين يك «سد نفوذناپذير» نيست. تخته سنگ هاى بزرگ به درون اين مرز رسوخ مى كنند، هر چند به دشوارى. مدافعان نظريه «تقسيم زمين به لايه هاى مجزا» نيز مرز رسوخ ناپذير مورد ادعاى خويش را به عمق ۱۰۰۰ كيلومترى يا حتى بيشتر از آن انتقال داده و به درستى خودشان را با اكتشافات نوين تطبيق داده اند. بعضاً نيز اين احتمال مطرح مى شود كه شايد مرز انعطاف پذير نيمه رسوخ پذيرى وجود داشته باشد كه فقط سنگ ها يا تيغه هاى بسيار قوى قادرند به درون آن نفوذ كنند. اكنون فناورى تصويربردارى ارتعاشات لرزه اى (Seismic imaging) همچنين به وجود دو توده بزرگ سنگ در لايه هاى پوسته اى تر در زير قاره آفريقا و اقيانوس آرام اشاره مى كنند. پژوهشگران با اين عقيده مخالفند كه دماى اين توده هاى پيستونى شكل از ميانگين دماى پوسته بيشتر بوده و جرم حجمى آن نيز بيشتر باشد، ضمن اينكه آنها با فرض انتقال ناخواسته آنها به لايه هاى سطحى تر فقط به واسطه فشار جريانات پيرامونى نيز مخالفند. لايه هاى نازك سنگ كه تا حدى ذوب شده اند سطوح پايينى جبه را پوشانده اند، اما هنوز معلوم نيست كه آيا تيغه هاى بسيار باريك نيز در اين سطوح يافت مى شوند يا خير. متخصصان زمين شيمى كه مطالعه خواص درونى عناصر و ايزوتوپ هاى موجود در سنگ هاى مشتق از جبه را در دستور كار خود دارند نشانه هاى وجود پنج مخزن با عمر طولانى را يافته اند كه بايد ميلياردها سال در برابر اختلاط سنگ ها در جبه مقاومت كرده باشند. اما آنها نشانه اى در دست ندارند كه اين مخازن ممكن است در كجاى جبه پنهان شده باشند. چطور مى توانيم از رازهاى «ماشين سياره اى زمين» كه به طور فزاينده اى نيز پيچيده تر مى شوند پرده برداريم و مشخص سازيم كه چه عاملى باعث شده است تا اين سياره با وجود همه تحولات ريز و درشت درونى خود تا اين اندازه قابل سكونت باشد؟ ظاهراً راهى جز تداوم پژوهش هاى قبلى و توسل جستن به عنصر شكيبايى وجود ندارد. روى هم رفته، تكتونيك هاى صفحه اى از بيش از نيم قرن پيش مورد مطالعه دقيق قرار داشته اند، اما بايد پذيرفت كه پژوهشگران اوليه به دليل دسترسى به فناورى هاى ابتدايى تر مجبور بودند فقط لايه هاى سطحى تر درياها و اقيانوس ها را مورد كنكاش قرار دهند. بهبود توانايى هاى بشر امروزى در سنجش ارتعاشات درونى زمين به موازات عرضه لرزه سنج هاى بسيار پيشرفته تر به بازار باعث شده است تا اميدوارى ها نسبت به تداوم اكتشافات پيشين در عرصه تكتونيك صفحه اى تا حد زيادى افزايش پيدا كند. داده هاى حاصل از اين قبيل ابزارهاى پيشرفته هم اكنون باعث بروز توانمندى هاى چشمگيرى در تشخيص دما از آثار تركيبى نزد كارشناسان شده است. افزايش توانمندى هاى فناورى پژوهشگران به ترسيم تصوير حتى پيچيده ترى از ساختار جبه انجاميده است. فيزيكدان هاى فعال در حوزه مواد معدنى در برخى از معتبرترين آزمايشگاه هاى دنيا هم اينك در حال رمزگشايى خواص بيشترى از سنگ هاى موجود در اعماق مختلف جبه هستند تا به كمك اكتشافات جديد بتوانند تفسير دقيق ترى را از داده هاى حاصل از فعاليت هاى لرزه نگارى ارائه دهند. البته، هنوز جزئيات فراوانى از تركيب ساختارى جبه ناشناخته باقى مانده و همين امر به مانعى بر سر راه پژوهشگران تبديل شده است. كارشناسان، محققان و مدل سازان فعال در حوزه زمين شناسى قصد دارند تا در آينده با دقت بسيار بيشترى كل اين ماشين (حرارتى) را شبيه سازى كنند. در صورت تحقق چنين فرضى يقيناً اطلاعات بيشترى در مورد ارتعاشات درونى زمين، فيزيك مواد معدنى و ساير ويژگى هاى مربوط به مشاهدات ژئوفيزيكى از قبيل تنوعات جاذبه اى حاصل خواهد شد. شايد ۴۰ سال ديگر براى تحقق چنين پيشرفتى لازم باشد. پس، اميدوارانه منتظر مى مانيم.
