منظم حرارة على عمق 2000 كيلومتر ✎

الأصل: "The tetragonal-cubic transition of davemaoite: Implications for lower mantle seismic anomalies"
arXiv:2609.05673v1 · 2026-09-04 · CC BY-NC-ND 4.0 · تحليل مستقل · 2 دقيقة
معدن الديفماويت يغيّر شكل شبكته البلورية عند درجات حرارة أعلى بكثير مما كان يُعتقد، والتيتانيوم يجعله يحافظ على شكله لفترة أطول.

في باطن الأرض، على عمق يتراوح بين 660 و2900 كيلومتر، توجد طبقة تُعرف بالوشاح السفلي. هناك يصل الضغط إلى 1.3 مليون ضغط جوي، ودرجة الحرارة مماثلة لدرجة حرارة سطح الشمس. في هذه الظروف يوجد معدن الديفماويت، ثالث أكثر المعادن وفرة في الوشاح السفلي. وهو يشكّل نحو ربع حجم القشرة المحيطية التي تنغرس ببطء في جوف الكوكب.

الشبكة البلورية للديفماويت تشبه مفتاح سكة حديد صغير. عند درجة حرارة منخفضة تكون مشوّهة: محور واحد أطول من البقية، كما لو كان المفتاح مثنيًا. عند التسخين، تستقيم الشبكة وتصبح مكعّبة ومتناظرة. هذه ليست مجرد هندسة. عندما ينقلب المفتاح، تغيّر الموجات الزلزالية التي تمر عبر المعدن مسارها وسرعتها.

كان يُعتقد سابقًا أن هذا الانقلاب يحدث عند درجة حرارة نحو 600 كلفن. لكن التجارب الجديدة أظهرت أنه بالنسبة للديفماويت النقي، يحدث التحول فقط عند 1470–1990 كلفن، اعتمادًا على الضغط. وهذا أعلى بمقدار 500–1000 درجة من التقديرات السابقة. وإذا كان المعدن يحتوي على التيتانيوم، فإن المفتاح يبقى أكثر ثباتًا: ترتفع درجة حرارة التحول بمقدار 600–700 درجة. في الصفيحة المحيطية الباردة، قد يبقى الديفماويت مشوّهًا حتى عمق يتجاوز 2000 كيلومتر.

بلغة الجيوفيزياء، هذا يعني: في الصفائح الباردة المندسّة، يحتفظ الديفماويت بشكله الرباعي ويبعثر الموجات الزلزالية، مما يخلق شذوذًا. وفي المناطق الساخنة قرب حدود اللب والوشاح، يتحول إلى الطور المكعّب ويساهم في تكوين مناطق كبيرة منخفضة السرعة لموجات القص.

أُجريت التجربة في خلية ذات سندانين من الماس: ضُغطت العينة بين ماسّين وسُخّنت بالليزر من الجانبين. قيست درجة الحرارة من الإشعاع، والضغط من انضغاط رقاقة الذهب. سمح حيود الأشعة السينية على السنكروترون برؤية كيفية تغيّر المسافات بين الذرات. حُدد التحول من خلال التغير الحاد في عرض قمة الحيود.

هكذا، على عمق 2000 كيلومتر، يبدّل منظم الحرارة المفتاح في الشبكة البلورية للديفماويت. الآن يعرف الجيوفيزيائيون عند أي درجة حرارة يحدث ذلك، ويستطيعون قراءة الخرائط الزلزالية للوشاح بدقة أكبر. اللغز الذي أثار جدلًا لعقود بين التجريبيين والنظريين حُلّ أخيرًا.

تم الاعتراف رسمياً بالدافيمويت كمعدن فقط في عام 2021، على الرغم من أن وجوده في الوشاح السفلي كان مفترضاً لعقود. الاسم أُطلق تكريماً للجيوفيزيائي هو-كوانغ (ديفيد) ماو، الذي قدم مساهمات كبيرة في دراسة المعادن تحت ضغوط عالية.