טכניקות תצפית עקיפות נדרשות כדי לחקור את המבנים הפנימיים של כוכבי הלכת. כאן על כדור הארץ, החורים העמוקים ביותר שקדחו הגיאולוגים יורדים רק לעומק של עשרה או שניים עשר קילומטרים לתוך קרום כדור הארץ. עומק זה אינו אלא שבר זעיר ברדיוס הפלנטה שגודלו 6400 קילומטר. למרות הפנטזיה המפורסמת של ז'ול ורן, אין לנו שום סיכוי לנסוע אי פעם למרכז כדור הארץ. לחץ אדיר וטמפרטורה גבוהה של הסלעים המקיפים את קידוח יהפכו אותו לקשה הרבה יותר מהאתגר הנוכחי, עומק של 12 ק"מ שאף הוא קשה מאוד לביצוע. קדיחת חורים לא תספק את המידע על מבנה העומק של כדור הארץ. אבל אנחנו יכולים ללמוד על אזורים אלה בעזרת מחקר של גלים סייסמיים, העוברים דרך כדור הארץ. גלים אלה יכולים להיווצר על ידי רעידות אדמה, התפרצויות געשיות או פיצוצים מלאכותיים.
מבט סכמטי על הפנים של כדור הארץ. 1. קרום יבשתי – 2. קרום אוקיאני – 3. המעטפת העליונה – 4. עטיפה תחתונה – 5. הליבה החיצונית – 6. הליבה הפנימית
באדיבות וויקיפדיה
בדיוק כמו האור סוטה כאשר הוא עובר דרך מנסרה, כך גלים סייסמיים עשויים לשנות את כיוונם על פי צפיפות הסלעים דרכם הם עוברים. בדיוק כמו שהאור מאט כאשר הוא עובר מאוויר לזכוכית, כך גלים סייסמיים מאיטים כאשר הם נכנסים סלע צפוף. לאחר רעידת אדמה, מדענים ברחבי העולם משווים את ההספק וזמן ההגעה של הגלים הסייסמיים (לכן כל כך חשוב לזהות את המוקד של רעידת אדמה). הם יכולים להשתמש במידע זה, בכל פעם ברעידת אדמה אחת, כדי ליצור מפה תלת ממדית של המבנה הפנימי של כדור הארץ. ניסויים דומים, אך מוגבלים יותר, בוצעו על הירח באמצעות סייסמומטרים שהובאו על ידי האסטרונאוטים של אפולו. מכיוון שלירח אין רעידות טבעיות רבות, אלה גלאים סייסמיים המשמשים בעיקר כדי לזהות את הרטט שנוצר על ידי חללית מתרסקת בכוונה תחילה על הירח, וכן מהתנגשויות של אסטרואידים על פניו.
מחקרים סייסמיים בכדור הארץ ועל הירח מעידים על כך שבכוכבי הלכת, כצפוי, הצפיפות עולה אשר נעים לעבר המרכז. את השינויים בצפיפות ניתן להסביר על ידי תהליך הפרדה, כאשר ריכוז חומרים בעלי צפיפות גבוהה יותר שקעו לעבר מרכז הארץ בזמן שעדיין היו מותכים. באמצעות מחקרים סייסמיים אנו יכולים למפות את המעברים מהליבה הדחוסה, לעבר המעטפת, בעלת צפיפות מתונה, לקרום של הסלעים הפחות צפופים שעל פני השטח.
באדיבות וויקיפדיה
כל המאפיינים המגוונים של הגיאוגרפיה המוכרת שלנו – הרים, קניונים, צוקים ועמקים – מוגבלים לאזור הדק של קרום כדור הארץ. עובי הקרום נע בין כ -5 ק"מ מתחת האוקיינוסים עד כ -30 ק"מ על פני היבשות. המרחק המפריד בין החלק העליון של ההר הגבוה ביותר לבין קרקעית האוקיינוס העמוק ביותר הוא פחות מ 0.1% מרדיוס כדור הארץ. אם נבנה באותו קנה מידה, כדור הארץ יהיה חלק כמו כדור ביליארד.
הגבול בין הקרום לבין המעטפת מסומן על ידי חוסר רציפות סיסמית הנקראת "אי-רציפות מוהורוביצ'יק" (או מוהו). אי-הרציפות מופיעה בעומק של 5 עד 10 ק"מ מתחת לקרום האוקיאני, עומק זה גדל לכדי 30 עד 60 ק"מ מתחת ליבשות. בעומק זה, גלים סייסמיים מגדילים לפתע את מהירותם. הסיבה לכך היא שינוי פתאומי בצפיפות ובהרכב הכימי של הסלעים. בקרום כדור הארץ הסלעים עשירים באלומיניום בעוד שבמעטפת הסלעים העשירים במגנזיום. אי-רציפות נוספת מתרחשת בעומק של כ -70 ק"מ, כאשר המעטפת הקשיחה (ליתוספרה) הופכת למעטפת פלסטית (אסתנוספירה).
מדידות של צפיפות של ליבת כדור הארץ מצביעות על כך שהיא אינה עשויה ברזל טהור. מתכות אחרות, כנראה ניקל, ואולי אפילו גופרית מהוות כ- 10% מהליבה. החלק החיצוני של הליבה הוא מעטפת עשויה מתכת מותכת. למרות שהחלק הפנימי אפילו חם יותר הוא נשאר מוצק בשל לחצים גבוהים השוררים בו. לליבת הברזל של כדור הארץ רדיוס של כ- 3500 ק"מ, כלומר היא מגיעה עד מעבר למחצית רדיוס כדור הארץ.
Author: Chris Impey