الماس‌ها معمولا طی میلیارد‌ها سال در فاصله ۱۶۰ کیلومتری سطح پوسته زمین شکل می‌گیرند و در فوران‌های کمیبرلیت (نوعی سنگ آذرین) به سطح پوسته زمین پرتاب می‌شوند.

در طول دهه‌ها دانشمندان درباره موتور‌های زمین‌شناسی که گرما را از هسته زمین به سمت سطح آن منتقل کرده و باعث ایجاد این فوران‌ها می‌شوند، تردید‌های زیادی داشتند. حالا آن‌ها در بررسی‌های جدید از مدل‌های ژئودینامیکی طراحی شده توسط ابررایانه‌ها استفاده می‌کنند که این مدل‌ها فعالیت فوران‌های کیمبرلیت را در ۲۰۰ میلیون سال گذشته با دقتی بالا ثبت کرده‌اند.

الماس‌ها چطور تشکیل می‌شوند؟

برای تشکیل الماس به سه چیز نیاز است: فشار، گرما و زمان زیاد. این سه فاکتور به آسانی در لایه گوشته زمین یافت می‌شوند (لایه‌ای که سوپ داغ زمین نامیده می‌شود و بین هسته و پوسته زمین قرار دارد.)، اما اگر این سنگ‌های ارزشمند در عمق ۱۶۰ کیلومتری سطح زمین تشکیل می‌شوند، چطور از معادن روی سطح زمین و جواهر فروشی‌های سراسر دنیا سر در می‌آورند؟

در طول دهه‌ها، دانشمندان می‌دانستند که فوران‌های آتشفشانی یک سنگ آذرین به نام کیمبرلیت، احتمالا حاوی الماس‌هایی در ماتریس سنگی‌اش است و نقاط داغ فوران کیمبرلیت را می‌توان در آفریقای جنوبی، شمال شرقی آمریکا، سیبری و چند نقطه دیگر دنیا یافت. در یک پدیده آتشفشانی، اساسا الماس به سطح زمین پرتاب می‌شود؛ اما موتوری که باعث ایجاد این فوران شده و این مواد را به سطح زمین می‌رساند، چیست؟

آشنایی با ستون‌های گرما

محققان دانشگاه ولونگانگ استرالیا به آنالیز حرکات زمین‌شناسی زمین در میلیارد‌ها سال گذشته پرداختند تا نحوه عملکرد داخلی کیمبرلیت در گوشته زمین را تجزیه و تحلیل کنند. آن‌ها ساختاری به نام "ستون‌های گرما" را کشف کردند که ۲۹۰۰ کیلومتر زیر سطح زمین امتداد دارند و درست بالای هسته زمین ریشه دوانده‌اند. (این ایده برای اولین بار در دهه ۱۹۷۰ مطرح شده بود) و نتایج این بررسی ماه گذشته در مجله Nature Geoscience منتشر شد.

نویسندگان این مقاله در این باره گفتند: «ما حرکات گرما از هسته زمین به سمت بالا را محاسبه کردیم و متوجه شدیم که بالاآمدگی‌های گوشته وسیع یا "ستون‌های گرما"، بخش بسیار عمیق زمین را به سطح آن متصل می‌کنند. مدل‌سازی ما نشان می‌دهد که این ستون‌ها، گرمای زیر کیمبرلیت‌ها را تامین کرده و توجیه‌کننده اکثر فوران‌های کیمبرلیت در ۲۰۰ مییلیون سال گذشته است.»

محققان از ابررایانه‌های مرکز زیرساخت محاسباتی ملی در کانبرای استرالیا (که در ماه آوریل نیز به محققان در کشف اسرار هسته داخلی زمین کمک کردند) برای ایجاد مدل‌های ژئو دینامیکی برای ثبت حرکات دقیق تکتونیک صفحه زمین و همچنین فوران‌های کیمبرلیت شناسایی شده در سراسر جهان بهره بردند.

این مدل‌ها، فوران‌های رخ داده در آفریقا، روسیه و برزیل را به شکلی دقیق و فوران‌های کیمبرلیت شناسایی شده در آمریکا و کانادا را نیز تا حدودی توضیح دادند. محققان در توضیح بیشتر درباره اختلاف فوران‌های آمریکای شمالی با دیگر فوران‌ها به بررسی این احتمال پرداختند که برخی فوران‌های کیمبرلیت به جای ستون‌های گرما، توسط فرآیند دیگری با نام "فرو رانش صفحه" تحریک شده‌اند.

این مدل در عین حال از فوران‌های کیمبرلیت بالقوه کشف نشده در شرق قطب جنوب و کراتون یلگارن در غرب استرالیا خبر داد.

خدمات این شبیه‌سازی به بشر

استفاده از شبیه‌ساز‌های بسیار دقیق ابررایانه‌ای برای شبیه‌سازی حرکات زمین‌شناسی کره زمین، پیامد‌های بسیار بزرگی در استخراج‌های صنعتی خواهد داشت. این مدل‌های ژئودینامیک به مشخص کردن و تعیین مناطق مملو از الماس و موقعیت جغرافیایی فوران‌های آتی کیمبرلیت کمک خواهد کرد و در عین حال در تعیین مناطق حاوی کبالت و نیکل (مواد معدنی مورد نیاز برای انتقال انرژی سبز بشر) و همچنین فلزات کمیاب کره زمین نیز کمک‌رسان خواهد بود.

درکل نحوه عملکرد موتور زمین‌شناسی کره زمین که زیر پای ما قرار دارد، در عین حال به روشن شدن گذشته دور سیاره‌مان کمک خواهد کرد و به علاوه آینده ما انسان‌ها را نیز تضمین خواهد نمود.

منبع: خبرآنلاین