چیزی در اعماق زمین با طول روزهای ما به هم می ریزد

برای اهداف عملی، ما می گوییم که یک روز - مدت زمانی که طول می کشد تا زمین یک بار به دور محور خود بچرخد - برابر با 24 ساعت است. در واقعیت، عوامل مختلف در مقیاس‌های زمانی مختلف بر سرعت چرخش سیاره ما تأثیر می‌گذارند که دانشمندان هنوز به طور کامل آن را درک نکرده‌اند.

اما یافته‌های جدید که امروز در نیچر منتشر شده است، ممکن است در نهایت حداقل یکی از این معماهای برجسته را حل کند، یعنی اینکه چرخش زمین چگونه در هر چند دهه تغییر می‌کند. بر اساس این مطالعه، تغییرات چند دهه ای در رفتار زمین از اعماق سیاره ما می آید. سه مکانیسم - جفت گرانشی، الکترومغناطیسی و توپوگرافی - اساسا برای سرعت بخشیدن یا کاهش سرعت چرخش زمین در طی چندین دهه با یکدیگر رقابت می کنند.

هویفنگ ژانگ، نویسنده اول این مطالعه توضیح داد به طور خاص، جفت گرانشی یا یک "گشتاور" گرانشی بین هسته داخلی و گوشته زمین، تغییرات کوچکی را ایجاد می کند که توسط دو مکانیسم دیگر به عقب رانده می شود.

ژانگ، دانشجوی دکترا در دانشگاه آلبرتا در کانادا، به گیزمودو گفت: «چیزی که من به‌ویژه هیجان‌انگیز می‌دانم این است که این اطلاعات مختلف می‌توانند برای ارائه تصویری منسجم‌تر از درون عمیق زمین، منطقه‌ای که مشاهده مستقیم آن بسیار دشوار است، گرد هم آیند.

دانشمندانی که چرخش زمین را مطالعه می کنند، بسته به مقیاس زمانی که به آن فکر می کنند، احتمالا عوامل مختلفی را بررسی خواهند کرد. ژانگ توضیح داد، برای مثال، تغییرات کوتاه‌مدت با تغییرات جو و اقیانوس‌ها کنترل می‌شود. از سوی دیگر، فعل و انفعالات جزر و مدی با ماه در طی میلیون ها سال رخ می دهد. به گفته ژانگ، بازه‌های زمانی میان‌رده نسبی چند دهه - که مقاله جدید آن را پوشش می‌دهد - برای مدت طولانی یک راز باقی ماند.

او افزود: «بنابراین انگیزه اصلی ما بررسی سهم نسبی مکانیسم‌های جفت هسته-جبه مختلف در تغییرات مشاهده‌شده بود. برای انجام این کار، ژانگ و همکار نویسنده و ناظر او، متیو دامبری، به کارهای قبلی در سال 1988 اشاره کردند که نشان می‌داد چگونه تبادل تکانه زاویه‌ای بین هسته و گوشته زمین می‌تواند بر چرخش زمین تأثیر بگذارد.

این جفت سه مکانیسم احتمالی را انتخاب کردند که احتمالا بر این مبادله تأثیر گذاشته است. جفت گرانشی به تعاملات گرانشی بین هسته داخلی و گوشته و سرعت تغییر شکل اولی اشاره دارد. جفت الکترومغناطیسی مربوط به هدایت و ضخامت یک لایه خاص در پایه گوشته است. در نهایت، جفت توپوگرافی به هر گونه بی نظمی که در امتداد مرز هسته- گوشته ظاهر می شود بستگی دارد.

برای این مطالعه، ژانگ و دامبری مدل‌های آماری را برای ارزیابی ترکیب‌های مختلف این عوامل در برابر مشاهدات واقعی در شش دهه گذشته اجرا کردند. در نتیجه، آنها توانستند دریابند که جفت گرانشی بیشترین تأثیر را بر تغییرات چرخش زمین دارد. در همین حال، به نظر می‌رسد که دو مکانیسم دیگر به عنوان نوعی محافظ در برابر این تغییرات عمل می‌کنند.

ژانگ توضیح داد: «این نشان می‌دهد که فعل و انفعالات در اعماق زمین می‌تواند نقش مهمی در سرعت بخشیدن یا کاهش سرعت چرخش آن در طول چندین دهه بازی کند. او افزود، از آنجایی که هر مکانیزم به ویژگی‌های فیزیکی بستگی دارد که «هنوز به خوبی شناخته نشده‌اند»، این یافته‌ها همچنین «محدودیت‌های ارزشمندی را برای چندین ویژگی درونی عمیق زمین فراهم می‌کنند».

داده‌های رصدی نشان می‌دهند که بین اوایل دهه 1970 و 2021، مکانیسم‌های مبتنی بر هسته، طول روز را تا چند میلی‌ثانیه تغییر دادند - یک تغییر کوچک اما ملموس. به طور کلی، روزهای زمین در طول زمان کوتاه‌تر شده‌اند.

باز هم، آخرین کار به تغییرات در مقیاس دهه ها می پردازد. از آنجایی که عوامل زیادی در تغییرات چرخشی زمین نقش دارند، مطالعه جدید به تنهایی بخشی از یک معمای بزرگتر در درک رفتار سیاره در حال تغییر ما است. در حال حاضر، ژانگ در حال بررسی است که آیا این مکانیسم‌ها ممکن است در مشاهده دیگری نیز نقش داشته باشند یا یک نوسان شش ساله در طول روز داشته باشند.

او می‌گوید: «حتی تغییرات کوچک در چرخش زمین می‌تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد فرآیندهایی که هزاران کیلومتر زیر پای ما رخ می‌دهند، ارائه دهد.» با ترکیب این مشاهدات بهبودیافته با اندازه‌گیری‌های چرخش زمین و حرکت هسته درونی، امیدواریم تصویر دقیق‌تری از نحوه تعامل لایه‌های عمیق زمین و اینکه چگونه حرکات هزاران کیلومتر زیر سطح به طور ماهرانه‌ای طول روز ما را تغییر می‌دهد، ایجاد کنیم.