زمین بیشتر از آن چیزی است که ما روی سطح می‌بینیم. به این معنی که اگر بتوانید زمین را در دستانتان بگیرید و آن را به دو قسمت تقسیم کنید، متوجه خواهید شد که زمین دارای لایه‌های متفاوتی است.
زمین چند لایه دارد؟
از نظر مواد سازنده، زمین از ۳ لایه تشکیل شده است: پوسته، گوشته، و هسته.
اما اگر بخواهیم به حالت مواد هم توجه کنیم، زمین ۵ لایه دارد: سنگ‌کره، خمیرکره، گوشته زیرین، هسته خارجی و هسته داخلی.
هسته زمین عمدتاً از آهن و نیکل ساخته شده است.
آیا می‌توان به آخرین لایه زمین رسید؟
جالب است بدانید که عمیق‌ترین چاهی که برای مطالعه حفر شده، در شوروی سابق حدود ۱۳ کیلومتر عمق دارد، در حالی که شعاع زمین تقریباً ۶۴۰۰ کیلومتر است.
به گزارش لایوساینس، به خاطر فشار و دماهای بسیار بالا درون زمین، سفر به عمق زمین و پیدا کردن راهمان در سمت دیگر فقط در داستان‌های علمی تخیلی ممکن است. با این حال، دانشمندان با تجربه‌هایی که از پروژه‌های حفاری به دست آورده‌اند، تقریباً می‌دانند که در زیر زمین چه چیزهایی در انتظار ماست. قطر زمین حدود ۱۲ هزار و ۷۵۶ کیلومتر است، بنابراین برای حفاری تا اعماق زمین به یک مته بسیار بزرگ نیاز داریم و این کار ممکن است دهه‌ها طول بکشد.
بر اساس اطلاعاتی از سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده، اولین لایه‌ای که هنگام حفاری با آن روبرو می‌شویم، پوسته زمین است که حدود ۱۰۰ کیلومتر ضخامت دارد.
ته زمین کجاست؟
داگ ویلسون، پژوهشگر ژئوفیزیک از دانشگاه کالیفرنیا، می‌گوید هر سه متر سنگ معادل یک فشار جوی یا فشار سطح دریا است.
او توضیح می‌دهد که وقتی درباره عمق‌های چند کیلومتری صحبت می‌کنید، فشار به سرعت افزایش می‌یابد. عمیق‌ترین حفره ساخت بشر، چاه ابرژرف کولا در روسیه است که ۱۲.۲ کیلومتر عمق دارد و در این عمق فشار چهار هزار برابر فشار سطح دریا است.
طبق گزارش ورلد اطلس، دستیابی به این عمق برای دانشمندان نیاز به ۲۰ سال زمان دارد، و لایه بعدی یعنی گوشته هنوز ۸۰ کیلومتر دورتر است. گوشته زمین لایه‌ای از سنگ‌های تیره و فشرده است که به ضخامت ۲۸۰۰ کیلومتر می‌باشد و باعث حرکت تکتونیک صفحه‌ها می‌شود.
مرز بین گوشته و هسته به نام «موهو» شناخته می‌شود که از نام «ناپیوستگی موهوروویچیچ» گرفته شده است. دانشمندان در دهه‌های ۵۰ و ۶۰ میلادی تلاش کردند زمین را از طریق بستر دریا مورد کاوش قرار دهند، اما این تلاش‌ها به نتیجه نرسید.
هرگاه در حین حفاری حفره‌ای ایجاد شود، این حفره می‌تواند فرو بریزد، مگر آن که به طور مداوم مایع حفاری را به داخل آن پمپاژ کنیم. در حفاری‌های زیر دریا و چاه‌های نفت، این مایع از ترکیبات مختلفی مانند گل و لای و مواد معدنی سنگین مثل باریوم تشکیل شده است.
به گفته ویلسون، وزن این مایع فشار داخل حفره را با فشار سنگ‌های اطراف متعادل می‌کند و مانع از فروریختن حفره می‌شود. مایع حفاری همچنین دو وظیفه دیگر دارد: تمیز کردن مته برای جلوگیری از چسبیدن شن و ماسه به آن و کمک به کاهش دما؛ اگرچه نگه‌داشتن مته خنک در اعماق زمین تقریبا غیرممکن است.
دمای گوشت حدود ۱۴۱۰ درجه سانتی‌گراد است که در این دما حتی فولاد ضدزنگ نیز ذوب می‌شود. به همین خاطر، مته‌ای که برای این کار استفاده می‌شود باید از یک آلیاژ خاص و گران‌قیمت مانند تیتانیوم ساخته شود.
پس از عبور از گوشته، مته در عمق حدود ۲۸۹۶ کیلومتری به هسته زمین می‌رسد. بر اساس اطلاعات آکادمی علوم کالیفرنیا، هسته خارجی زمین عمدتاً از آهن و نیکل مایع تشکیل شده و دما در اینجا به حدود ۴۰۰۰ تا ۵۰۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. بنابراین حفاری در این ترکیب داغ و مذاب خیلی دشوار خواهد بود.
دیمون تیگل، استاد ژئوشیمی در دانشگاه ساوت‌همپتون بریتانیا به لایوساینس می‌گوید که این امر چالش‌های زیادی ایجاد می‌کند. هسته خارجی داغ باعث می‌شود که حفاری شبیه حفر در یک مایع باشد؛ مایعی که احتمالاً مته را ذوب می‌کند، مگر این که آب سرد به پایین پمپ شود.
اگر به عمق پنج هزار کیلومتری برسیم، مته ما به هسته داخلی می‌رسد؛ جایی که فشار به قدری زیاد است که هسته نیکل و آهن با وجود دماهای بسیار بالا، جامد باقی می‌ماند. به گفته تیگل، این فشار به حدی است که تصور آن نیز دشوار است. چیز حدود
فشار زمین در عمق‌های پایین به ۳۵۰ گیگا‌پاسکال می‌رسد، که معادل ۳۵۰ میلیون برابر فشار هوایی است که ما در سطح زمین احساس می‌کنیم.
به‌علاوه، گرانش زمین در تمام این مدت مته را به سمت هسته‌اش می‌کشد. اما در واقع وقتی به مرکز هسته زمین نزدیک می‌شویم، احساس می‌شود که مثل حالت بی‌وزنی در فضا هستیم. به گفته ویلسون، دلیل این احساس این است که در این نقطه، جاذبه زمین به صورت یکنواخت و در همه جهات کار می‌کند.
سپس وقتی مته به سمت دیگر زمین می‌رود، گرانش آن را دوباره به سمت هسته می‌کشد. از این لحظه به بعد، مته باید در برابر گرانش مقاومت کند و از هسته بیرونی، گوشته و پوسته عبور کند تا به سطح زمین برسد. بنابراین رسیدن به مرکز هسته زمین تنها نیمی از کار است. چالش اصلی از زمانی آغاز می‌شود که بخواهیم حفاری را ادامه دهیم تا به طرف دیگر زمین برسیم.
منبع: فرارو
بیشتر بخوانید