شدّ جاذبي داخل أعماق الأرض يغيّر طول اليوم

دوران الأرض ليس بندولاً مثالياً

يبدو دوران الأرض وكأنه أكثر إيقاع موثوق في الطبيعة، لكنه ليس ثابتاً تماماً. وقد سجّل العلماء على مدى عقود تحولات صغيرة في طول اليوم، ويمكن أن تكون هذه التغيّرات طفيفة لا تتجاوز بضعة أجزاء من الألف من الثانية. ولن يلاحظها معظم الناس أبداً، لكن الباحثين يهتمون بها اهتماماً عميقاً لأن القياسات تشير إلى شيء أكبر بكثير من ساعة ترتجف: سرعة دوران الكوكب تتغيّر.

هناك عدة أسباب متداخلة معروفة بالفعل. فالتغيّرات في الغلاف الجوي والمحيطات يمكن أن تدفع الدوران إلى الإسراع أو الإبطاء. ويمكن للزلازل الكبرى أن تنقل الكتلة حول الكوكب. كما أن ذوبان الجليد القاري يضيف كميات هائلة من المياه إلى المحيطات، وهي عملية أخرى يمكن أن تعيد توزيع الوزن. وتساعد هذه العوامل في تفسير بعض التغيّرات الأكثر مفاجأة والأحدث، لكنها لا تفسّر كل التباين الملاحظ على مدى عقود متعددة.

النظر إلى ما هو أعمق من الوشاح

يبدو أن بعض ذلك التباين غير المفسّر يأتي من مكان بعيد تحت السطح. فتحت الوشاح الصخري للأرض يقع اللب الخارجي، وهي طبقة يبلغ سمكها نحو 1400 ميل وتتكوّن من معدن سائل شديد الحرارة يتحرك باستمرار. وعندما تتغيّر تلك التدفقات، يمكنها أن تغيّر بشكل طفيف سرعة دوران بقية الكوكب.

وقد تمثّلت الصعوبة في تفسير كيفية انتقال هذا التأثير من طبقة إلى أخرى. فالاحتكاك بين اللب والوشاح أضعف من أن يقوم بالمهمة وحده، لذلك بحث الجيولوجيون عن آليات أخرى داخل الكوكب. وتشير دراسة جديدة نُشرت هذا الأسبوع في Nature إلى أنهم ربما وجدوا إحدى تلك الصلات الخفية.

صراع بين الجاذبية والمقاومة

يقترح الباحثون أن جاذبية اللب الداخلي تسحب الدوران في اتجاه واحد، بينما تدفعه تفاعلات أخرى بين اللب والوشاح في الاتجاه المعاكس. وعلى مدى عقود، يمكن لهذا التنافس أن يُنتج تسارعات وتباطؤات صغيرة في دوران الأرض. وتعتمد الفكرة على أن اللب الداخلي لا يدور بالمعدل نفسه الذي يدور به بقية الكوكب، ما يجعله خارج المحاذاة قليلاً مع بعض التفاوتات الكتلية في الوشاح.

غير أن الجاذبية تعمل على استعادة التوازن. وقال ماتيو دامبيري، وهو عالم جيوفيزياء في جامعة ألبرتا شارك في الدراسة، في بيان صحفي إن اللب يريد أساساً أن يكون متحاذياً. وبعبارة أخرى، تحاول الجاذبية سحب طبقات باطن الأرض مرة أخرى نحو ترتيب أكثر انسجاماً. وهذا الشدّ، مهما كان طفيفاً، يمكن أن يؤثر في دوران سطح الكوكب.

إعادة بناء الدوران من 1964 إلى 2019

لتقييم الفرضية، أعاد المؤلفون بناء الكيفية التي ربما أثّر بها هذا التفاعل في دوران الأرض بين عامي 1964 و2019. واستندوا إلى تقديرات زلزالية لدوران اللب الداخلي ونماذج لتدفقات المعدن السائل في اللب الخارجي. وقد أتاح لهم هذا المزيج فحص ما إذا كان الاقتران الجاذبي بين الطبقات العميقة قادراً على تفسير بعض التغيّرات الملاحظة في الدوران.

وما يظهر ليس حدثاً دراماتيكياً واحداً، بل تراكماً بطيئاً. فالدّفعات والسحبات الصغيرة، المتكررة على مدى سنوات عديدة، يمكن أن تتراكم لتصبح تحولات قابلة للرصد في طول اليوم. ولا تدّعي الدراسة أن هذه الآلية تفسّر كل تباين. بل تضيف عملية مرشحة إلى قائمة متنامية من المؤثرات التي تعمل عبر أجزاء مختلفة من نظام الأرض.

لماذا تهمّ أجزاء الألف من الثانية

قد يبدو فارق بضعة أجزاء من الألف من الثانية في طول اليوم أمراً تافهاً. لكن القياسات الدقيقة للدوران تمنح العلماء نافذة على باطن الكوكب. وكون سرعة الدوران تتغيّر أمر مهم بحد ذاته، وقد كشف السعي لتفسيره مدى ترابط طبقات الأرض.

فالغلاف الجوي والمحيطات والزلازل والجليد الذائب وتدفقات اللب الخارجي وجاذبية اللب الداخلي كلها تنتمي إلى النظام المترابط نفسه. ويعمل كل منها وفق مقياسه الزمني الخاص، ويمكن لكل منها أن يترك بصمة خافتة في دوران الكوكب. ويساعد تفكيك تلك البصمات الباحثين على فهم القوى التي تهيمن في أي لحظة وكيف تنتقل الطاقة والكتلة عبر الأرض.

القوى العديدة التي تشكّل اليوم

يندرج الاقتراح الجديد ضمن صورة أوسع للأرض بوصفها عالماً ديناميكياً متعدد الطبقات، لا كرة صلبة ساكنة. وتشمل المساهمات المعروفة والمشتبه بها:

• التقلبات الجوية والمحيطية: يمكن للتغيّرات في دوران الهواء والماء أن تسرّع دوران الكوكب أو تبطئه قليلاً.
• الزلازل الكبرى: يمكن لهذه الأحداث أن تعيد توزيع الكتلة داخل الأرض، فتغيّر الدوران بطرق صغيرة لكن قابلة للقياس.
• ذوبان الجليد القاري: تغيّر المياه المضافة إلى المحيطات توزيع الكتلة ويمكن أن تؤثر في الدوران.
• تدفقات اللب الخارجي: يمكن للحركة في طبقة المعدن السائل أن تغيّر سرعة دوران بقية الكوكب.
• جاذبية اللب الداخلي: قد يخلق الجذب الجاذبي بين اللب الداخلي والتفاوتات في الوشاح شدّاً وسحباً طويل الأمد يؤثر في طول اليوم.

وهذه الآليات لا تعمل بمعزل عن بعضها. فالتغيّر في منطقة واحدة يمكن أن ينتشر عبر أخرى، وتكون تغيّرات الدوران الناتجة حصيلة تأثيرات طفيفة كثيرة.

ما تحسمه الدراسة وما لا تحسمه

يعتقد الباحثون أنهم حدّدوا ترساً خفياً واحداً في دوران الأرض، لا آلية الساعة بأكملها. فقد ظلّت كيفية انتقال القوى من الأعماق الداخلية إلى السطح لغزاً، ولم يكن الاحتكاك الضعيف بين اللب والوشاح كافياً لتفسيره وحده. ويقترح العمل الجديد الجاذبية كحزام نقل محتمل، مع توفير جذب اللب الداخلي للتفاوتات في الوشاح الاقتران اللازم.

والنتيجة مهمة لأنها تربط عمليات تعمل على مسافات تفصل بينها آلاف الأميال. كما تمنح العلماء طريقة جديدة للتفكير في التغيّرات التي تحدث على مقياس عقود في طول اليوم. وفي الوقت نفسه، لا تلغي الدراسة أدوار الغلاف الجوي أو المحيطات أو الزلازل أو ذوبان الجليد. فما زالت هذه القوى جزءاً من التفسير، خصوصاً بالنسبة إلى التحولات الأسرع.

وفي الوقت الحالي، ستستمر أيام الأرض في التغيّر بكسور ضئيلة لا يمكن لأحد أن يشعر بها. لكن أجزاء الألف من الثانية هذه تحمل معلومات عن صراع جاذبي في أعماق الكوكب، وهو تنافس بطيء يساعد في تشكيل طول كل يوم.

يعتمد هذا المقال على تقرير لـ Wired. اقرأ المقال الأصلي.