توسع قاع المحيط

في الخمسينيات أرسلت دول عديدة بعثات لدراسة قيعان المحيطات. استخدم العلماء تقنية السبر الصوتي بالسونار لقياس الأعماق، ثم رسموا خرائط لتضاريس القاع. كشف ذلك وجود سلسلة جبلية ضخمة متصلة في جميع المحيطات تسمى ظهر المحيط، وفي وسطها واد عميق ضيق يسمى الوادي المتصدع.

اكتشف العلماء أيضا أخاديد بحرية: وديان عميقة ضيقة تمتد طوليا في قيعان المحيطات. من أمثلتها أخدود ماريانا في المحيط الهادي، ويزيد عمقه على 11 km. وجود ظهر المحيط والأخاديد معا دفع العلماء إلى سؤال أساسي: هل تُبنى القشرة في مكان وتُستهلك في مكان آخر؟

فرضية توسع قاع المحيط: وضعها هاري هس في بداية الستينيات، وتنص على أن القشرة المحيطية الجديدة تُبنى عند ظهور المحيطات، وتُستهلك القشرة المحيطية الأقدم عند الأخاديد البحرية.

بحسب هس، تندفع الماغما الأقل كثافة من الستار إلى الأعلى عبر وسط ظهر المحيط. عندما تصل إلى السطح عبر القشرة المحيطية تتصلب مكوّنة قشرة جديدة على طول الظهر، ثم تتحرك هذه القشرة بعيدا عنه. وباستمرار العملية يتسع قاع المحيط بصورة دائمة ومتماثلة على جانبي ظهر المحيط.

في المقابل، تنزلق الحافة البعيدة من القشرة المحيطية أسفل القشرة القارية عند الأخاديد البحرية، فتسخن وتنصهر داخل الستار. أهمية فرضية هس أنها عالجت نقطة ضعف انجراف القارات: بدلا من قارات تتحرك فوق قاع محيط ثابت، أصبح قاع المحيط نفسه يتوسع، فتبتعد القارات بعضها عن بعض.

حجم الأرض وكتلتها: التوسع عند ظهر المحيط لا يعني أن الأرض تكبر باستمرار؛ لأن بناء القشرة الجديدة يقابله استهلاك قشرة محيطية أقدم عند الأخاديد البحرية.

واجهت فرضية توسع قاع المحيط اعتراضات، خاصة أن هس لم يوضح سبب التوسع. لكنها حصلت على دعم قوي من أدلة لاحقة: أعمار صخور قاع المحيط، والأشرطة المغناطيسية، وتركيب صخور القاع. الدليل الأول جاء من سفينة غلومار شالنجر التي جمعت منذ عام 1968 عينات من صخور جانبي ظهر المحيط.

1. أظهرت العينات أن الصخور البعيدة عن ظهر المحيط أقدم، وأن الصخور عند وسط الظهر أحدث. أي إن عمر الصخور يزداد كلما ابتعدنا عن وسط ظهر المحيط باتجاه حواف القارات أو الأخاديد.
2. كما تتماثل أعمار الصخور على جانبي الظهر. أقدم عمر لصخور القشرة المحيطية لا يزيد على 180 m.y، بينما يزيد أقدم عمر لصخور القشرة القارية على 4.4 b.y.

لا تعكس اتجاه العمر: الأحدث عند ظهر المحيط، والأقدم بعيدا عنه. إذا وجدت عينة قرب الظهر وأخرى قرب الحافة، فالقريبة من الظهر هي الأحدث.

1. الدليل الثاني هو الأشرطة المغناطيسية. ينشأ المجال المغناطيسي الأرضي من حركة صهير الحديد والنيكل في اللب الخارجي.
2. عندما تتبلور معادن مغناطيسية مثل الماغنيتيت من الماغما عند ظهر المحيط، تترتب باتجاه المجال المغناطيسي السائد في ذلك الوقت، ثم تحتفظ بهذا الاتجاه بعد التصلب. تسمى هذه الظاهرة المغناطيسية القديمة.

اكتشف العلماء أن المجال المغناطيسي الأرضي عكس اتجاهه في مدد زمنية مختلفة. إذا توافق اتجاه المعادن في الصخر مع المجال الحالي تسمى القطبية عادية، وإذا كان بعكسه تسمى مقلوبة. أما تغير القطبية من عادية إلى مقلوبة أو العكس فيسمى الانقلاب المغناطيسي.

أظهرت أجهزة قياس الشدة المغناطيسية وجود أشرطة متعاقبة وموازية لظهر المحيط: أشرطة ذات شدة عالية وأخرى ذات شدة منخفضة. كل شريطين متناظرين على جانبي الظهر لهما الشدة المغناطيسية نفسها، والعمر نفسه، والعرض نفسه. هذا التناظر ينسجم مع فكرة أن القشرة تتكون عند الظهر ثم تتحرك إلى الجانبين.

كيف تناقش دليل الأشرطة؟: اكتب ثلاث كلمات مفتاحية: تناظر، العمر نفسه، والشدة نفسها. ثم اربطها بتكوين القشرة عند الظهر وتحركها بالتساوي إلى الجانبين.

في عام 1964 استخدم العلماء الغواصة ألفين لدراسة قيعان المحيطات. حصلوا على عينات صخرية متنوعة تمثل قيعان المحيطات، ووجدوا أنها كلها صخور نارية ذات تركيب بازلتي، تغطيها طبقات رسوبية يقل سمكها تدريجيا كلما اتجهنا نحو وسط ظهر المحيط حتى تختفي عند مركزه.

اكتشف العلماء أيضا صخورا بازلتية تظهر على شكل وسائد على امتداد ظهر المحيط، تسمى لابة وسائدية. تتكون هذه الصخور عندما تندفع الماغما من الشقوق الموجودة في وسط ظهر المحيط ثم تتصلب بسرعة بسبب ملامستها للماء.

الأدلة الثلاثة: إذا طُلب ذكر أدلة توسع قاع المحيط فاكتب: أعمار صخور القاع، الأشرطة المغناطيسية، وتركيب صخور القاع البازلتية/اللابة الوسائدية.

حل سؤال البازلت: اربط نوع الصخر بالمصدر: الماغما التي تندفع عند ظهر المحيط تبرد بسرعة في الماء، لذلك تكون صخورا نارية بازلتية في قاع المحيط.

مراجعة الدرس تجمع هذه الأدلة في أسئلة مباشرة: كيف تتشكل القشرة بحسب الفرضية، وصف ظهر المحيط، مقارنة القطبية العادية والمقلوبة، تحديد العينة الأحدث قرب الظهر، ومناقشة لماذا تعد الأشرطة المغناطيسية دليلا على التوسع.

1. يرتبط بهذا الدرس نشاط عملي: حضّر الأدوات اللازمة، سجّل المشاهدات في جدول، ثم اربط النتيجة بالقانون أو التعريف في الفقرات السابقة.
2. لا تختلق أرقاماً غير واردة في الجدول، واتبع تعليمات السلامة في المختبر. كرّر القياس عند الحاجة، واكتب الاستنتاج بجملة واحدة تربط المشاهدة بالمفهوم.
3. يعرض الدرس كيف قادت خرائط قاع المحيط إلى فرضية هاري هس: القشرة المحيطية الجديدة تُبنى عند ظهور المحيطا

صوّر هذا الجدول وسمِّعه: