جهنمی که در دل زمین پنهان شده / پس از میلیاردها سال هم سرد نمی‌شود!

یک آتش فشان روز یکشنبه ۱۴ ژانویه (۲۴ دی)در جنوب غربی ایسلند فوران کرد.

چرا آتش داخل زمین پس از میلیاردها سال سرد نشده و قرار نیست به این سرعت سرد شود؟ برای پاسخ به این سوال ابتدا باید گفت که زمین ما ساختاری شبیه پیاز دارد که لایه هایی روی هم چیده شده اند.

سطح زمینی که روی آن راه می رویم پوسته نامیده می شود، بعد از این لایه که عمق آن تا 30 کیلومتر می رسد، گوشته است که عمدتاً از سنگ جامد تشکیل شده است. در ادامه به سمت پایین به هسته بیرونی می رسیم که در آن آهن مایع وجود دارد و در نهایت در پایین ترین سطح به هسته داخلی که آهن جامد است می رسیم.

هرچه عمیق‌تر می‌شویم، دما بالاتر می‌رود، تا زمانی که قسمت‌هایی از هسته به دمای سطح خورشید برسد.

در حالی که دما در عمق 100 کیلومتری حدود 1300 درجه سانتیگراد است، درجه حرارت در مرز بین گوشته و هسته خارجی به 2700 درجه سانتیگراد می رسد. در مرز بین هسته بیرونی و داخلی، دما دو برابر می شود و به 6000 درجه سانتیگراد می رسد که برابر با دمای سطح خورشید است.

در این دما تقریباً همه چیز روی زمین تبخیر می شود، از فلزات و الماس گرفته تا خود انسان، اما از آنجایی که هسته در اعماق سیاره قرار دارد و تحت فشار زیاد است، آهن خالصی که آن را تشکیل می دهد جامد می ماند. در واقع نقطه ذوب آهن که حدود 1500 درجه است با افزایش فشار تغییر می کند و این ماده حتی در دماهای بالاتر نیز به مایع تبدیل نمی شود.

این همه گرما از کجا می آید؟

اگرچه خورشید ما و همه گیاهان و جانوران روی سطح زمین را گرم می کند، اما نور خورشید نمی تواند به درون سیاره نفوذ کند و به همین دلیل است که گرمای داخل زمین از خورشید نمی آید. در عوض، دو منبع دیگر گرمای داخلی زمین وجود دارد.

یکی این گرمایی است که زمین در زمان تشکیل 4.5 میلیارد سال پیش به ارث برده است. زمین از فعل و انفعالات درون یک ابر گازی شکل گرفت که منجر به برخورد و ادغام بی پایان بین میلیاردها قطعه سنگ و سیارک در فرآیندی شد که ده ها میلیون سال طول کشید.

گرمای زیادی در این برخوردها ایجاد شد و اگرچه مقداری از آن گرما در فضا از دست رفت، بقیه در زمین محبوس ماندند و بسیاری از آن امروزه باقی مانده است.

منبع دیگر گرما، فروپاشی ایزوتوپ های رادیواکتیو ناپایدار پراکنده در هسته زمین است. ایزوتوپ های رادیواکتیو جریان ثابتی از انرژی را آزاد می کنند که به گرما تبدیل می شود. پتاسیم-40، توریم-232، اورانیوم-235 و اورانیوم-238 چهار ایزوتوپ رادیواکتیو هستند که زمین را گرم نگه می دارند.

برخی از این نام ها ممکن است آشنا به نظر برسند، مانند اورانیوم 235 که به عنوان سوخت در نیروگاه های هسته ای استفاده می شود. اما باید گفت که این ایزوتوپ اورانیوم مانند پتاسیم 40 در زمین تا حد زیادی از بین می رود اما زمین در خطر تمام شدن منابع گرما نیست و توریم 232 به مقدار کافی و اورانیوم 238 وجود دارد. برای میلیاردها سال .

در واقع نیمه عمر همه این مواد بیش از 700 میلیون سال و به عنوان مثال برای توریم 14 میلیارد سال است که تضمین می کند به این سرعت تمام نمی شوند و زمین را از خنک شدن کامل هسته محافظت می کند.

این ایزوتوپ های آزاد کننده انرژی، همراه با هسته داغ و گوشته، گرمای حرکت صفحه را فراهم می کنند و حرکت این صفحات است که در طول میلیون ها و میلیاردها سال، زمین های جدید و اقیانوس های جدید را ایجاد می کند. بدون گرمای داخلی زمین، صفحات حرکت نمی کردند و زمین آنقدر سرد می شد که احتمالاً جهان ما غیرقابل سکونت خواهد بود.

علاوه بر این دو منبع اصلی، عوامل دیگری نیز می توانند در گرم نگه داشتن هسته زمین نقش داشته باشند. به عنوان مثال، چرخش زمین یک نیروی گریز از مرکز ایجاد می کند که به نوبه خود منجر به گرم شدن هسته می شود. یکی دیگر از عوامل تولید گرما، اصطکاک ناشی از حرکت صفحات زمین است.

با این حال، این سوال مطرح می شود که چرا گرما در هسته باقی می ماند و به سرعت به سطح زمین نمی رسد. دلیل اینکه گرما در هسته ذخیره می شود این است که تنها فرآیندهای انتقال حرارت در آنجا جابجایی و رسانش است که به ویژه دومی فرآیند نسبتاً کندی است.

این انتقال حرارت باعث سرد شدن هسته زمین می شود، اما محاسبات زمین شناسی نشان می دهد که هسته از زمان شکل گیری آن تنها 250 درجه سرد شده است و با سرعت سرد شدن امروزی 91 میلیارد سال دیگر طول می کشد تا به صفر درجه برسد.

5858