تظهر الأبحاث أن هناك فصولا غير معروفة في تاريخ أعماق ماضي الأرض. وفي الواقع، يبدو أن النواة الداخلية للأرض تحتوي على نواة داخلية أخرى بداخلها.
وأوضحت جوان ستيفنسون عالمة الجيوفيزياء في الجامعة الوطنية الأسترالية: "علمنا تقليديا أن الأرض تتكون من أربع طبقات رئيسية: القشرة واللب (العباءة أو الوشاح الخارجي والداخلي) والنواة".
وتم استنتاج معرفتنا بما يكمن تحت قشرة الأرض في الغالب مما كشفته البراكين وما تهمس به الموجات الزلزالية.
ومن خلال هذه الملاحظات غير المباشرة، توصل العلماء إلى أن النواة الداخلية شديدة الحرارة، مع درجات تتجاوز 5000 درجة مئوية (9000 فهرنهايت)، يشكل 1٪ فقط من إجمالي حجم الأرض.
لكن قبل بضع سنوات، وجد الباحثون دليلا على أن النواة الداخلية للأرض قد يكون لها في الواقع طبقتان متميزتان.
وأوضحت ستيفنسون: "إنه أمر مثير للغاية - وقد يعني أنه يتعين علينا إعادة كتابة الكتب المدرسية!".
واستخدم الفريق خوارزمية للبحث في آلاف النماذج من النواة الداخلية ومطابقتها مع البيانات المرصودة عبر عقود عديدة حول المدة التي تستغرقها الموجات الزلزالية للتحرك عبر الأرض، والتي جمعها المركز الدولي لرصد الزلازل.
إذن ماذا يوجد بالأسفل؟ نظر الفريق في بعض نماذج تباين النواة الداخلية - كيف تؤدي الاختلافات في تكوين مادتها إلى تغيير خصائص الموجات الزلزالية - ووجدوا أن بعضها أكثر احتمالا من البعض الآخر.
وبينما تشير بعض النماذج إلى أن مادة القنوات الأساسية الداخلية للموجات الزلزالية أسرع بالتوازي مع خط الاستواء، يشير البعض الآخر إلى أن مزيج المواد يسمح بموجات أسرع أكثر توازيا مع محور دوران الأرض. وحتى مع ذلك، هناك حجج حول الدرجة الدقيقة للاختلاف في زوايا معينة.
ولم تُظهر الدراسة هنا تباينا كبيرا مع العمق في النواة الداخلية، لكنها وجدت أن هناك تغيرا في الاتجاه البطيء إلى زاوية 54 درجة، مع اتجاه أسرع للموجات يعمل بالتوازي مع المحور.
وقالت ستيفنسون: "وجدنا دليلا قد يشير إلى حدوث تغيير في بنية الحديد، ما يشير إلى ربما حدثين منفصلين للتبريد في تاريخ الأرض. تفاصيل هذا الحدث الكبير لا تزال غامضة بعض الشيء، لكننا أضفنا قطعة أخرى من اللغز عندما يتعلق الأمر بمعرفتنا عن النواة الداخلية للأرض".
وقد تفسر هذه النتائج الجديدة سبب عدم اتساق بعض الأدلة التجريبية مع نماذجنا الحالية لهيكل الأرض.
وتم الاشتباه في وجود طبقة أعمق من قبل، مع تلميحات إلى أن بلورات الحديد التي تتكون منها النواة الداخلية لها محاذاة هيكلية مختلفة.
وكتب الفريق في ورقته، موضحا أن البيانات المفقودة تقلل من اليقين في استنتاجاتهم: "نحن مقيدون بتوزيع الزلازل والمستقبلات العالمية، خاصة في القطبية المضادة".
لكن استنتاجاتهم تتماشى مع دراسات أخرى حول تباين الخواص في النواة الداخلية الأعمق.
وقد يملأ البحث المستقبلي بعض فجوات البيانات هذه ويسمح للعلماء بتأييد أو تناقض نتائجهم، ونأمل أن يترجموا المزيد من القصص المكتوبة ضمن هذه الطبقة المبكرة من تاريخ الأرض.
نُشر البحث في مجلة Geophysical Research.