اكتشاف “الماء فوق الأيوني”: كيف يختبئ في أعماق الأرض منذ ملايين السنين

لقد قلب اكتشاف جديد قواعد فهمنا لدورة المياه الكبرى على كوكب الأرض. لسنوات طويلة، افترض العلماء أن أي مياه تصل إلى الأعماق السحيقة للأرض لابد وأن تتبخر أو تختفي بفعل الحرارة والضغط الهائلين. لكن الأبحاث الحديثة ترسم صورة مختلفة جذرياً.

ملخص الاكتشافات الرئيسية حول الماء فوق الأيوني

• الماء لا يختفي في أعماق الأرض كما كان يُعتقد سابقاً.
• يبقى الماء محفوظاً قرب حدود اللب والوشاح الأرضي.
• شكل الماء هناك هو “الحالة فوق الأيونية”، وهي حالة فيزيائية غريبة جداً.
• هذه الحالة تفسر كيفية بقاء الماء محفوظاً رغم الضغط والحرارة المرتفعة لملايين السنين.

الدراسة الصادمة تؤكد أن كميات هائلة من الماء فوق الأيوني موجودة في المنطقة الانتقالية بين اللب الخارجي السائل والوشاح السفلي الصلب. هذه المنطقة تتميز بظروف متطرفة، حيث تصل درجات الحرارة إلى آلاف الدرجات المئوية، والضغط يعادل ملايين المرات ضغط الغلاف الجوي.

رحلة الماء إلى “الحالة فوق الأيونية” في جوف الكوكب

كيف يمكن لجزيئات الماء (H2O) أن تصمد في مثل هذه البيئة القاسية؟ الإجابة تكمن في التحول الفيزيائي الغريب. الدراسة، التي اعتمدت على محاكاة حاسوبية متقدمة لظروف أعماق الأرض، أظهرت أن الماء لا يتبخر أو يختفي، بل “يبقى محفوظا قرب حدود اللب والوشاح في حالة غريبة تعرف بـ"الحالة فوق الأيونية"”.

تفسير الحالة فوق الأيونية علمياً

الحالة فوق الأيونية (Superionic State) ليست صلباً ولا سائلاً بالمعنى المعتاد. في هذه الحالة، تفككت جزيئات الماء بشكل جزئي:

تتكون هذه الحالة من شبكة بلورية من ذرات الأكسجين الصلبة (مثل الثلج)، لكن في الوقت نفسه، تتحرك ذرات الهيدروجين الحرة (البروتونات) بحرية تامة داخل هذه الشبكة الصلبة، مثل حركة الجزيئات في السوائل. هذا المزيج الفريد من الصلب والسائل، والذي يشبه “الجليد الساخن”، هو ما يجعل الماء فوق الأيوني قادراً على تحمل الحرارة الفائقة.

نظرة تحليلية: الآثار الجيولوجية لاكتشاف الماء فوق الأيوني

يمثل هذا الاكتشاف أهمية قصوى ليس فقط في مجال الكيمياء الفيزيائية، بل وفي فهمنا لجيولوجيا الكوكب ودورة المياه الجوفية. هذا النموذج الجديد يقدم تفسيراً منطقياً لكيفية بقاء كميات كبيرة من الهيدروجين والأكسجين (مكونات الماء) عميقاً داخل الأرض، دون أن تطردها الحرارة العالية إلى السطح.

من الناحية الجيوفيزيائية، قد يساعد وجود الماء فوق الأيوني على تفسير بعض الخصائص المغناطيسية والزلزالية غير المفهومة في مناطق محددة قرب الوشاح السفلي. حركة أيونات الهيدروجين الحرة قد تؤثر على التوصيل الكهربائي للمادة في هذه الأعماق. مراجعة دور الماء في العمليات الجيولوجية تظهر مدى أهمية هذا التحول.

يشار إلى أن النماذج السابقة لدورة المياه كانت تواجه صعوبة في تبرير مصير كميات المياه التي تختفي داخل طبقات الوشاح العميقة (Subduction Zones). لكن اكتشاف الحالة فوق الأيونية يوفر مستودعاً جديداً، يحافظ على هذه المياه بصورة دائمة تقريباً، وربما تكون جزءاً من الاحتياطي المائي الكلي لكوكب الأرض.

كما أن الأبحاث المستقبلية ستركز على ما إذا كان الماء فوق الأيوني يلعب دوراً في ديناميكية حمل الوشاح (Mantle Convection) والحركة التكتونية، وهي القوى الدافعة للزلازل والبراكين حول العالم. للاطلاع على المزيد حول تكوين لب الأرض والوشاح.

باختصار، يفتح هذا الاكتشاف العلمي الباب أمام إعادة تقييم شاملة لكيفية تعامل كوكبنا مع المكونات الأساسية للحياة في أعماقه السحيقة.

للمزيد من التفاصيل ومتابعة كل جديد، زوروا موقعنا باستمرار.