שוכנים מתחת לאפריקה והאוקיינוס השקט בחלק התחתון ביותר של מעטפת כדור הארץ, המקיף את ליבת כדור הארץ, יש שני גושים עצומים שתופסים כ-3 עד 9 אחוזים מנפח כדור הארץ.
כדור הארץ מרובד כמו בצל, עם קרום חיצוני דק, מעטפת צמיגית עבה, ליבה חיצונית נוזלית וליבה פנימית מוצקה. בתוך המעטפת, ישנם שני מבנים מסיביים דמויי גושים, בצדדים מנוגדים של כדור הארץ בערך. הגושים, המכונים בצורה רשמית יותר Large Low-Shear-Velocity Provinces (LLSVP), הם כל אחד בגודל של יבשת וגבוהים פי 100 מהר האוורסט. האחד נמצא מתחת ליבשת אפריקה, ואילו השני נמצא מתחת לאוקיינוס השקט.
אין כמובן דרך ישירה לראות את ליבת כדור הארץ, לפחות מבלי להישרף עד עפר או אולי להילחם במפלצות העולם התחתון. הבור העמוק ביותר שחפרנו אי פעם - שכונה במתיקות "הכניסה לגיהנום" ("entrance to hell") - הגיע לעומק של 12,263 מטר, עדיין דרך ארוכה מלפרוץ דרך קרום כדור הארץ לשכבות שמתחתיו. עם זאת, אנו יכולים להסתכל מתחת לפני השטח בצורה יעילה למדי על ידי ניצול רעידות אדמה בטכניקה המכונה טומוגרפיה סיסמית (Seismic tomography).
כאשר רעידות אדמה מתרחשות, גלי אנרגיה נשלחים לכל הכיוונים. על ידי מדידת הרעידות מכמה מיקומים על פני השטח, מדענים יכולים ליצור מפה של פנים כדור הארץ. מכיוון שלסלעים ולנוזלים בתוך כדור הארץ יש צפיפות שונה, הגלים נעים דרכם במהירויות שונות, מה שמאפשר לגיאולוגים להבין דרך איזה סוג חומר עוברים הגלים.
כאשר הטכניקה הזו הייתה חדשה, נמצאו שני המבנים הגדולים והמוזרים. באזורים אלה, המכונים בדרך כלל "גושים", גלים נעים לאט יותר מאשר דרך המעטפת התחתונה שמסביב. תחת אפריקה, מעריכים כי האזור המכונה "טוזו" ("Tuzo") נמצא בעומק של כ-800 קילומטרים.
המדענים של אוניברסיטת אריזונה, צ'יאן יואן (Qian Yuan) ומינגמינג לי (Mingming Li) מבית הספר לחקר כדור הארץ והחלל, החליטו לחקור עוד את שני הגושים הללו באמצעות מודלים גיאודינמיים וניתוחים של מחקרים סיסמיים שפורסמו. באמצעות המחקר שלהם, הם הצליחו לקבוע את הגבהים המקסימליים אליהם מגיעים הגושים וכיצד הנפח והצפיפות של הגושים, כמו גם הצמיגות שבמעטפת מסביב, עשויים לשלוט בגובהם. המחקר שלהם פורסם ב-Nature Geoscience.
תוצאות הניתוח הסייסמי שלהם הובילו לגילוי מפתיע שהגוש מתחת ליבשת אפריקה גבוה בכ-1,000 ק"מ מהגוש מתחת לאוקיינוס השקט. לפי יואן ולי, ההסבר הטוב ביותר להפרש הגבהים העצום בין השניים הוא שהגוש מתחת ליבשת אפריקה פחות צפוף (ולכן פחות יציב) מזה שמתחת לאוקיינוס השקט.
כדי לבצע את המחקר שלהם, יואן ולי תכננו והריצו מאות סימולציות של מודלים לקונקציה של המעטפת. הם בדקו בצורה ממצה את ההשפעות של גורמי מפתח שעשויים להשפיע על גובה הגושים, לרבות נפח הגושים והניגודיות של צפיפות וצמיגות של הגושים בהשוואה לסביבתם. הם מצאו שכדי להסביר את הבדלי הגובה הגדולים בין שני הגושים, זה שמתחת ליבשת אפריקה חייב להיות בצפיפות נמוכה מזו של הכתם מתחת לאוקיינוס השקט, מה שמעיד על כך שלשניים עשוי להיות הרכב והתפתחות שונים. "החישובים שלנו גילו שהנפח הראשוני של הגושים אינו משפיע על גובהם", אמר המחבר הראשי יואן. "גובה הגושים נשלט בעיקר על ידי מידת הצפיפות שלהם והצמיגות של המעטפת שמסביב."
"ייתכן שה-LLVP של אפריקה התרומם בתקופה הגיאולוגית האחרונה", הוסיף המחבר לי. "זה עשוי להסביר את הטופוגרפיה העולה על פני השטח והוולקניות העזה במזרח אפריקה". ממצאים אלה עשויים לשנות מהותית את הדרך בה מדענים חושבים על תהליכי המעטפת העמוקה וכיצד הם יכולים להשפיע על פני כדור הארץ. האופי הלא יציב של הגוש מתחת ליבשת אפריקה, למשל, עשוי להיות קשור לשינויים יבשתיים בטופוגרפיה, גרביטציה, וולקניות פני השטח ותנועת לוחות.
"השילוב שלנו בין ניתוח התוצאות הסייסמיות לבין המודל הגיאודינמי מספק תובנות חדשות על אופי המבנים הגדולים ביותר בעומק כדור הארץ והאינטראקציה שלהם עם המעטפת שמסביב", אמר יואן. "לעבודה זו יש השלכות מרחיקות לכת על מדענים המנסים להבין את המצב הנוכחי ואת האבולוציה של מבנה המעטפת העמוקה, ואת אופי קונבקצית המעטפת."
אז מה הם? למרבה הצער, אנחנו עדיין לא לגמרי בטוחים, אם כי יש לנו כמה רעיונות טובים. בהתחשב בעובדה שהאובייקטים צפופים יותר מהמעטפת שמסביב, ההנחה היא שהם עשויים מחומר אחר, אם כי איננו יכולים לדעת בדיוק מהו - וגם לא את הצפיפות המדויקת - על סמך נתוני טומוגרפיה סיסמית בלבד.
השערה מובילה היא שה-LLSVPs הן שכבות של קרום ימי שהופחתו והצטברו במשך מיליארדי שנים. עוד תיאוריה קצת יותר אקזוטית היא שהגושים הם חלקים של כוכב לכת קדום.
תיאה הוא כוכב לכת היפותטי בגודל מאדים שפגע בכדור הארץ לפני כ-4.5 מיליארד שנים, והשליך מספיק סלע כדי ליצור את הירח. הוצע שהגושים הם למעשה חלקים של תיאה עצמו: מעטפת צפופה יותר מהפרוטופלנטה, שהתערבבה עם זו של כדור הארץ במהלך ההתנגשות. בשנת 2021, צוות עיצב סימולציות של התרחיש, ומצא שהמעטפת של תיאה יכולה היתה לשרוד אם היא הייתה צפופה יותר רק ב-1.5 עד 3.5 אחוזים.
למרות שאיננו יודעים בוודאות מה הם הגושים, וכנראה שלעולם לא נראה אותם ישירות, הטכניקות למחקרים תחת רגלינו משתפרות ללא הרף. יש לקוות שזה רק עניין של זמן עד שנוכל להתייחס אליהם לפי מה שהם, במקום גושים מפלצתיים מסתוריים האורבים עמוק מתחתינו.
מקורות:
