Στα όρια ανάμεσα στον πυρήνα της Γης και τον μανδύα της, οι επιστήμονες ανακάλυψαν έναν κρυμμένο κόσμο. Οι περισσότεροι, γνωρίζουμε ότι ο πυρήνας της γης είναι μια ήρεμη, τέλεια, στρογγυλή σφαίρα που βρίσκεται καλά προστατευμένη στο κέντρο του πλανήτη, περικυκλωμένη από στρώματα που “κουμπώνουν” το ένα μέσα στο άλλο, όπως οι ρωσικές κούκλες. Η πραγματική εικόνα, είναι πολύ πιο περίπλοκη.
Ο πυρήνας της Γης, πλούσιος σε σίδηρο, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο τόσο ισχυρό που επηρεάζει και το εξωτερικό της επιφάνειας του πλανήτη, φτάνοντας μέχρι το διάστημα. Εκεί αλληλεπιδρά με τους ηλιακούς ανέμους, αποκαλύπτοντας την μαγνητόσφαιρα.
Οι παρατηρήσεις μας σχετικά με αυτή την προβολή του πυρήνα της Γης δείχνουν ότι βρίσκεται σε διαρκή κίνηση και δεν μοιάζει καθόλου με ένα μπαλάκι του πινγκ-πονγκ. Μάλιστα, πρόσφατες μελέτες των σεισμικών κυμάτων που διαπερνούν τα στρώματα της Γης αποκαλύπτουν μια εικόνα των ορίων του πυρήνα τόσο δραματική, που ανταγωνίζεται το ανάγλυφο της επιφάνειας του πλανήτη.
Ο πυρήνας φαίνεται να έχει το δικό του τοπίο, δηλαδή βουνά, κοιλάδες, χαράδρες, ακόμη και ηφαίστεια που αλλάζουν την επιφάνειά του πλανήτη καθώς τον χαρτογραφούμε.
Το εντυπωσιακό είναι πως, μελέτες των σεισμικών κυμάτων, αποκάλυψαν γιγάντιες δομές που προβάλλουν στον κατώτερο μανδύα και είναι σημαντικά πιο ψηλές από το Έβερεστ (σχεδόν 9 χιλιόμετρα).
Αυτά τα «βουνά» είναι ψηλότερα από οποιαδήποτε κλασική -επιφανειακή- κορυφή στο Ηλιακό Σύστημα, ακόμη και από το γιγαντιαίο Όρος Όλυμπος του Άρη, με ύψος 22 χλμ.
Τα βουνά που υψώνονται πάνω από τον πυρήνα της Γης, μπορεί να φτάνουν σε ύψη μέχρι και 1.000 χλμ. Δηλαδή, 100 φορές ψηλότερα από το Έβερεστ.
Καθώς οι επιστήμονες ανακαλύπτουν πως, ο πυρήνας είναι ένα μέρος με πολλές περισσότερες αναταραχές απ’ όσο φαντάζονταν, εύλογα αρχίζουν ν’ αναρωτιούνται αν ήταν πάντα έτσι. Αυτή είναι μιας καθοριστικής σημασίας ερώτηση, στην καρδιά μίας σειράς projects που χρησιμοποιούν σεισμικά κύματα για να χαρτογραφήσουν την μεταβαλλόμενη επιφάνεια του πυρήνα.
Αλλά το πιο συναρπαστικό είναι ότι για κάθε μυστήριο που φαίνεται να λύνουν οι επιστήμονες, προκύπτει μια νέα «ανωμαλία» στα συμπεράσματά τους.
Δύο μεγάλα βουνά κάτω από το έδαφος
Η Γη έχει δύο ιδιαίτερα μεγάλα βουνά κάτω από την επιφάνειά της: Το ένα είναι κρυμμένο κάτω από την Αφρική και το άλλο βαθιά κάτω από τον Ειρηνικό. Και οι δύο δομές βρίσκονται περίπου 2.000 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια της Γης, δηλαδή πέντε φορές πιο μακριά από εμάς σε σύγκριση με τους αστροναύτες που βρίσκονται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.
Το «βουνό» κάτω από τον Ειρηνικό Ωκεανό είναι τεράστιο, με πλάτος περίπου 3.000 χιλιομέτρων – σχεδόν όσο η διάμετρος της Σελήνης. Μαζί, αυτά τα υπόγεια «βουνά» αποτελούν περίπου το 6% του συνολικού όγκου της Γης.
Το ποσοστό είναι ασύλληπτο, αλλά για να το αντιληφθούμε, φανταστείτε τους τεράστιους ωκεανούς της Γης: Καλύπτουν τόσο μεγάλο μέρος της επιφάνειας, ώστε ο πλανήτης μας να αποκαλείται «Γαλάζιος Πλανήτης», και όμως οι ωκεανοί αποτελούν μόλις το 0,12% του συνολικού όγκου της Γης.
Οι γιγάντιες αυτές υπόγειες δομές έχουν ονομαστεί Tuzo και Jason, προς τιμήν των γεωλόγων Tuzo Wilson και W. Jason Morgan. Και ενώ χαρακτηρίζονται ως βουνά, τεχνικά είναι μεγάλες περιοχές χαμηλής ταχύτητας (LLVPs). Με άλλα λόγια, είναι περιοχές που επιβραδύνουν τη διάδοση των σεισμικών κυμάτων.
Η επίδρασή τους στα σεισμικά κύματα ήταν ο τρόπος με τον οποίο ανακαλύφθηκαν – αρχικά τη δεκαετία του 1980, και με περισσότερες πληροφορίες να έρχονται μετά από έναν ισχυρό σεισμό στη Βολιβία το 1994.
«Κανείς δεν ήξερε αν [οι LLVPs] ήταν μόνο ένα προσωρινό φαινόμενο ή αν υπάρχουν εκεί για εκατομμύρια, ίσως και δισεκατομμύρια, χρόνια» λέει η καθηγήτρια Arwen Deuss, σεισμολόγος στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης στην Ολλανδία.
Οι LLVPs περιβάλλονται από περιοχές γνωστές ως «νεκροταφεία λιθοσφαιρικών πλακών». Είναι τα τελευταία σημεία ανάπαυσης των «καταδικασμένων» τεκτονικών πλακών. Οι τεκτονικές πλάκες είναι τα κομμάτια του γήινου παζλ που αποτελούν την επιφάνεια της Γης.
Όταν δύο πλάκες τρίβονται μεταξύ τους, μπορεί να προκληθεί σεισμός. Όμως, η μία πλάκα μπορεί επίσης να γλιστρήσει κάτω από την άλλη – μια διαδικασία γνωστή ως καταβύθιση. Μια τέτοια πλάκα μπορεί να βυθιστεί ολόκληρη μέσα στο μανδύα, καταλήγοντας στο γεωλογικό ισοδύναμο ενός ναυαγίου στον «πυθμένα» του μανδύα – κοντά στο σημείο όπου συναντά τον πυρήνα της Γης.
Πρόσφατες μελέτες στις LLVPs, αμφισβητούν όσα ήταν γνωστά μέχρι σήμερα για τις περιοχές αυτές. Η καθηγήτρια Arwen Deuss ηγήθηκε μιας ερευνητικής ομάδας που μελέτησε πώς τα σεισμικά κύματα χάνουν ενέργεια – ή «σβήνουν» – καθώς περνούν μέσα από τις LLVPs. Αντίθετα απ’ ό,τι περίμεναν, οι συνεργάτες της Deuss, ανακάλυψαν ότι τα κύματα χάνουν πολύ λίγη ενέργεια. Πολύ περισσότερη ενέργεια χάνεται όταν τα κύματα διαπερνούν τα γειτονικά «νεκροταφεία πλακών».
Ύστερα από προσεκτική ανάλυση, η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η διαφορά οφείλεται στο μέγεθος των ορυκτών κόκκων που σχηματίζουν τις πλάκες και τα «βουνά».
Οι κόκκοι στις βυθισμένες πλάκες, είναι μικροί και με πυκνή σύσταση, πράγμα που καθιστά δυσκολότερη τη διέλευση των σεισμικών κυμάτων. «Το γεγονός ότι οι LLVPs δείχνουν πολύ μικρή απόσβεση σημαίνει ότι πρέπει να αποτελούνται από πολύ μεγαλύτερους κόκκους», λέει η Deuss.
Σύμφωνα με το BBC Science Focus, αυτή η ανακάλυψη έχει σημαντικές συνέπειες για την κατανόησή του μανδύα της Γης ως σύνολο. Οι μεγάλοι κόκκοι χρειάζονται πολύ περισσότερο χρόνο για να σχηματιστούν σε σχέση με τους μικρούς, πράγμα που σημαίνει ότι οι LLVPs είναι αρχαίες – πιθανώς ηλικίας μισού
Ο μανδύας θεωρείται συνήθως μια περιοχή με «ταχείας ροής» υλικό, το οποίο αναμιγνύεται συνεχώς και αναδεύεται με ρεύματα και δίνες, όπως οι ωκεανοί στην επιφάνεια της Γης.
Ωστόσο, τα νέα αυτά ευρήματα υποδηλώνουν ότι τεράστιες δομές, όπως οι Tuzo και Jason, μπορούν να παραμένουν σταθερές για εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Πλάκες βυθίζονται, βουνά αναδύονται
Ενδέχεται μάλιστα, να είναι ακόμη αρχαιότερα. Έχει διατυπωθεί μια επίμονη και γοητευτική ιδέα ότι αυτές οι δομές σε μέγεθος ηπείρου στον μανδύα της Γης, είναι γιγαντιαία θραύσματα ενός πλανήτη που συγκρούστηκε με τη Γη στις πρώτες της μέρες.
Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι τα συντρίμμια αυτής της σύγκρουσης σχημάτισαν τη Σελήνη. Το γεγονός ότι τα μεγέθη των κόκκων στις LLVP είναι διαφορετικά από αυτά στο γύρω “νεκροταφείο” των τεκτονικών πλακών, εντείνει περισσότερο το μυστήριο.
Μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε τον Μάρτιο του 2025, φαίνεται, ωστόσο, να καταρρίπτει τη σύνδεση με τη Σελήνη. Μια ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. James Panton από το Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ, ανακάλυψε ότι τα βουνά Tuzo και Jason έχουν διαφορετική σύσταση.
«Διαπιστώνουμε ότι η LLVP του Ειρηνικού είναι εμπλουτισμένη με καταβυθισμένο ωκεάνιο φλοιό, κάτι που υποδηλώνει ότι η πρόσφατη γεωλογική ιστορία της καταβύθισης της Γης ευθύνεται για αυτή τη διαφορά», λέει ο ίδιος. Αυτή είναι μόνο μία από τις μεθόδους μέσω των οποίων οι επιστήμονες αρχίζουν να κατανοούν καλύτερα τον τρόπο με τον οποίο υλικό από την επιφάνεια της Γης βυθίζεται στον μανδύα.
Στα τέλη του 2024, σεισμολόγοι ανακοίνωσαν την ανακάλυψη ενός κομματιού παλαιού θαλάσσιου πυθμένα που κρύβεται στον μανδύα κάτω από τον Ειρηνικό, κοντά στο Νησί του Πάσχα.
Αυτό το κομμάτι του φλοιού άρχισε να βυθίζεται πριν από 250 εκατομμύρια χρόνια, όταν έκαναν την εμφάνισή τους οι πρώτοι δεινόσαυροι και όλες οι σημερινές ήπειροι ήταν ενωμένες.
Λίγο αργότερα, τον Νοέμβριο του 2024, ακολούθησε μια ακόμη ανακάλυψη. Ομάδα υπό την ηγεσία του Thomas Schouten από το Γεωλογικό Ινστιτούτο του ETH Zurich στη Ελβετία, χρησιμοποίησε έναν νέο τύπο σεισμογραφικής απεικόνισης και εντόπισε πολλά σημεία στον μανδύα που, με την πρώτη ματιά, μοιάζουν να είναι καταβυθισμένες τεκτονικές πλάκες.
Όμως όλα βρίσκονται σε «λάθος» τοποθεσίες. Αναμενόταν να βρίσκονται κάτω από τις ενώσεις των τεκτονικών πλακών, αλλά κάποια εντοπίστηκαν σε περιοχές που, σύμφωνα με τις έως τώρα γνώσεις μας, δεν είχαν ποτέ τεκτονική δραστηριότητα – όπως κάτω από το δυτικό τμήμα του Ειρηνικού Ωκεανού.
«Με το νέο μοντέλο υψηλής ανάλυσης, βλέπουμε τέτοιες ανωμαλίες σε όλο τον μανδύα της Γης. Αλλά δεν γνωρίζουμε ακριβώς τι είναι», λέει ο Schouten.
Τα σεισμικά κύματα κινούνται μέσα από αυτές τις περιοχές με την ίδια ταχύτητα που κινούνται και μέσα από καταβυθισμένες τεκτονικές πλάκες, αλλά αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι πρόκειται για το ίδιο υλικό.
Δεδομένης της πληθώρας τους, μια πιθανή εναλλακτική εξήγηση είναι ότι πρόκειται για περιοχές που περιέχουν αρχαίο, πλούσιο σε ορυκτά υλικό, το οποίο βρίσκεται στον μανδύα από την απαρχή της Γης. Αν ισχύει αυτό, τότε μπορεί να αποτελούν σημαντικούς «αυτόπτες μάρτυρες» της γέννησης του πλανήτη μας.
Αυτό αποδεικνύει πόσα λίγα γνωρίζουμε ακόμη για τον κόσμο κάτω από τα πόδια μας, για την ικανότητά του να μας εκπλήσσει διαρκώς, και για τη σημασία του στην κατανόηση της εξέλιξής μας μέχρι σήμερα.
Χωρίς την μαγνητόσφαιρα που παράγεται από τον πυρήνα της, η Γη δεν θα είχε προστασία απέναντι στον ηλιακό αέρα και θα κατέληγε να είναι ένας άγονος, χωρίς ζωή βράχος. Φωτογραφία: Science Photo Library
Ζώνες εξαιρετικά χαμηλής ταχύτητας
Μπορεί να υπάρχουν και άλλα σημεία όπου καταγράφεται το παρελθόν της Γης που κρύβεται στον κατώτερο μανδύα της, κοντά στο όριο με τον πυρήνα του πλανήτη.
Τον Αύγουστο του 2024, μια ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Michael Thorne βρήκε στοιχεία για ένα εκτεταμένο δίκτυο των λεγόμενων ζωνών πολύ χαμηλής ταχύτητας (ULVZs). Τα σεισμικά κύματα που διέρχονται από τις ζώνες αυτές μπορεί να επιβραδυνθούν μέχρι και 50 τοις εκατό.
Οι επιστήμονες γνώριζαν την ύπαρξη αυτών των ζωνών, καθώς είχαν ανακαλυφθεί κοντά σε σημεία ενδιαφέροντος, όπως τα ηφαιστειογενή νησιά της Χαβάης. Ωστόσο, η έρευνα του Thorne υποστηρίζει ότι αυτές βρίσκονται παντού, στη Βόρειο Αφρική, την Ανατολική Ασία και στα Βορειοδυτικά του Ειρηνικού.
«Είναι κάποια από τα πιο ακραία στοιχεία που έχουμε ανακαλύψει στον πλανήτη», εξηγεί ο Thorne.
Παλαιότερα, οι επιστήμονες υποπτεύονταν ότι οι ULVZs, μπορεί να είναι θραύσματα από διαστημικούς βράχους που έπεφταν συχνά στη Γη όταν πρωτοδημιουργήθηκε. Το γεγονός ωστόσο ότι βρίσκονται σε τόσα πολλά σημεία, υποδηλώνει ότι είναι πιο σύγχρονες δομές και ίσως δημιουργούνται ακόμη και σήμερα.
Ο ακριβής μηχανισμός της δημιουργίας τους, παραμένει ασαφής, ωστόσο η υπόθεση του Thorne υποστηρίζει πως, το υλικό γύρω από τις τεκτονικές οροσειρές του βυθού – οι γνωστές μεσοωκεάνιες ράχες – λιώνει. Το υλικό αυτό στη συνέχεια διασκορπίζεται μέσα στον μανδύα και συσσωρεύεται στα όρια των LLVPs.
Η ανησυχητική ανακάλυψη μιας κυκλικής περιοχής που δημιουργεί αναταραχές
Λίγο πιο κάτω από τον μανδύα, βρίσκεται ο πυρήνας της Γης. Ο πυρήνας χωρίζεται σε εσωτερικό και εξωτερικό και έχει συνολική διάμετρο λίγο μικρότερη από 7.000 χιλιόμετρα (περίπου 4.300 μίλια).
Αυτό καθιστά τον πυρήνα της Γης οριακά μεγαλύτερο από τον πλανήτη Άρη. Είναι σαν να έχουμε έναν πλανήτη μέσα σε έναν άλλο πλανήτη – και πράγματι, ο πυρήνας έχει ιδιότητες που θυμίζουν κάτι εξωγήινο. Για παράδειγμα, ο εσωτερικός πυρήνας είναι σχεδόν τόσο καυτός όσο η επιφάνεια του Ήλιου.
Τον Αύγουστο του 2024, ο Dr. Xiaolong Ma και ο καθηγητής Hrvoje Tkalčić, σεισμολόγος και γεωφυσικός αντίστοιχα στο Αυστραλιανό Εθνικό Πανεπιστήμιο, ανακάλυψαν μια μεγάλη, σε σχήμα ντόνατ, περιοχή στον πυρήνα που είναι παράλληλη με τον ισημερινό της Γης.
Τα σεισμικά κύματα ταξιδεύουν μέσα από αυτή την περιοχή περίπου δύο τοις εκατό πιο αργά από ό,τι στον υπόλοιπο πυρήνα. Οι δύο επιστήμονες εκτιμούν ότι αυτή η περιοχή έχει πάχος μερικών εκατοντάδων χιλιομέτρων.
«Πιστεύουμε ότι η περιοχή αυτή περιέχει περισσότερα ελαφρότερα στοιχεία, όπως το πυρίτιο και το οξυγόνο, και ενδέχεται να παίζει κρίσιμο ρόλο στα τεράστια ρεύματα υγρού μετάλλου που ρέουν μέσα από τον πυρήνα και δημιουργούν το μαγνητικό πεδίο της Γης», λέει ο Tkalčić.
Ο εσωτερικός πυρήνας της Γης ίσως μάλιστα να έχει αλλάξει σχήμα τα τελευταία 20 χρόνια, σύμφωνα με ξεχωριστή μελέτη υπό την ηγεσία του καθηγητή John Vidale, σεισμολόγου στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας. Ο εσωτερικός πυρήνας είναι στερεός και περιστρέφεται ανεξάρτητα από τον λιωμένο, εξωτερικό πυρήνα.
Ο Vidale πιστεύει ότι εντόπισε μικρές παραμορφώσεις μήκους περίπου 100 μέτρων στο σημείο που ο εσωτερικός πυρήνας συναντά τον εξωτερικό. «Ο εξωτερικός πυρήνας είναι γνωστός για τη στροβιλώδη συμπεριφορά του, αλλά δεν είχαμε παρατηρήσει ότι αυτή η αναταραχή επηρεάζει τον γειτονικό εσωτερικό πυρήνα σε ανθρώπινη χρονική κλίμακα», λέει ο Vidale. «Αυτό που παρατηρούμε – για πρώτη φορά – είναι πιθανότατα ο εξωτερικός πυρήνας να προκαλεί διαταραχές στον εσωτερικό».
Σύμφωνα με τον ίδιο, τέτοιες διαταραχές θα μπορούσαν να οδηγήσουν ακόμη και στην εμφάνιση ηφαιστείων κατά μήκος αυτού του ορίου, καθώς και σε τεράστιες κατολισθήσεις. Ωστόσο, οι πολύ μεγάλες αποστάσεις καθιστούν δύσκολη την οριστική απόδειξη αυτών των φαινομένων.
Η αρχή του τέλους της Γης;
Ίσως οι μεταβολές αυτές να είναι η αρχή του τέλους της Γης και των κατοίκων της.. Σιγά-σιγά, εκατοστό το εκατοστό, ο λιωμένος εξωτερικός πυρήνας παγώνει πάνω στον στερεό εσωτερικό πυρήνα.
Όταν στερεοποιηθεί εντελώς σε μερικά δισεκατομμύρια χρόνια, το μαγνητικό πεδίο της Γης θα σβήσει, αφήνοντάς μας απροστάτευτους απέναντι στη μανία του Ήλιου και του ηλιακού ανέμου. Αυτό το ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων θα αρχίσει σταδιακά να διαβρώνει την ατμόσφαιρα του πλανήτη, όπως συνέβη κάποτε με τον Άρη, μετατρέποντας τη Γη σε έναν άγονο, νεκρό πλανήτη.
Ο πυρήνας ήταν πάντα ένας δείκτης για την τρέχουσα κατάσταση της Γης. Ο σημερινός πυρήνας μπορεί ακόμη να κρύβει στοιχεία για το πόσο γρήγορα σχηματίστηκε ο πλανήτης αρχικά. Το κλειδί ίσως βρίσκεται σε μια σπάνια μορφή ηλίου, γνωστή ως ήλιο-3. Το ήλιο είναι τόσο ελαφρύ που εύκολα διαφεύγει από τη βαρύτητα της Γης και χάνεται στο διάστημα. Ωστόσο, ο πυρήνας ενδέχεται να εγκλώβισε ποσότητες ήλιου-3 όταν σχηματίστηκε από το γιγάντιο νέφος αερίων και σκόνης του πρώιμου Ηλιακού Συστήματος.
Το ζήτημα είναι ότι ο πυρήνας αποτελείται κυρίως από σίδηρο και οι επιστήμονες μέχρι τώρα πίστευαν ότι το ήλιο δεν μπορεί να αναμειχθεί με το σίδηρο.
Τώρα όμως, μια νέα μελέτη από ερευνητές του Πανεπιστημίου του Τόκιο στην Ιαπωνία αμφισβητεί αυτή την αντίληψη.
Αν πράγματι το ήλιο-3 μπορεί να αναμειχθεί με σίδηρο, τότε η εκτίμηση της ποσότητάς του στον πυρήνα της Γης θα μπορούσε να δώσει απάντηση σε ένα μακροχρόνιο επιστημονικό ερώτημα: πόσο γρήγορα σχηματίστηκε η Γη;
Αν – σύμφωνα με την επικρατέστερη πεποίθηση -, η Γη χρειάστηκε 100 εκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστεί, τότε ο πυρήνας της δεν περιέχει πολύ ήλιο, καθώς υπήρχε αρκετός χρόνος για να διαρρεύσει. Υψηλότερο επίπεδο σε ήλιο – 3, θα υποδήλωνε πως η Γη σχηματίστηκε αρκετά γρηγορότερα.
Αργά αλλά σταθερά, οι γεωλόγοι και οι σεισμολόγοι συναρμολογούν τα κομμάτια του παζλ που θα τους δώσουν τη δυνατότητα να ανακαλύψουν τα κρυμμένα μυστικά που βρίσκονται στα εσωτερικά στρώματα της Γης.
Μέχρι σήμερα, έχουν αποκαλύψει μια περιοχή πιο μυστηριώδη και περίπλοκη απ’ ό,τι είχαν φανταστεί. Άρα, προς το παρόν, τα ερωτήματα είναι περισσότερα από τις απαντήσεις. Όσο περισσότερα ανακαλύπτονται, τόσο περισσότερα θα γίνονται κατανοητά για την ιστορία της Γης.