المعادن الثمينة من نواة الأرض أقرب مما كنا نظن

كيف تكشف النظائر عن انتقال مواد من حدود نواة الأرض

تحتوي الأرض على كثير من المعادن، لكن العناصر المحبة للحديد، ومنها الذهب والروثينيوم، انتقلت بدرجة كبيرة إلى النواة أثناء تمايز الكوكب المبكر. لذلك لا تمثل القشرة والوشاح سوى جزء صغير من مخزون بعض هذه العناصر.

هذا لا يعني أن الأرض «فقيرة بالمعادن» على نحو مطلق، ولا أن كل عنصر ثقيل غاص في النواة. توزيع العناصر يعتمد على الضغط والحرارة والأكسجين والكبريت وسلوك العنصر الكيميائي أثناء تكوّن النواة.

تشير النماذج الجيوكيميائية إلى أن أكثر من 99.999% من ذهب الأرض قد يكون موجودًا في النواة. النسبة تقديرية وليست قياسًا مباشرًا، والنواة تقع تحت قرابة 2,900 كيلومتر من الوشاح، وليس تحت صخر يمكن تعدينه بالتقنيات الحالية.

كان تبادل المواد بين النواة والوشاح موضع نقاش طويل. دراسة نظيرية جديدة قدّمت دليلًا على مساهمة صغيرة من مواد مرتبطة بحدود النواة والوشاح في بعض بازلت الجزر المحيطية، لكنها لا تثبت صعود كتل من الذهب المعدني الخام إلى السطح.

حسّن باحثون من غوتنغن وبريستول وإدنبرة وكولغيت قياسات نظائر الروثينيوم والتنغستن. وفسّروا الإشارات في عينات من هاواي على أنها دليل على مساهمة من منطقة حدود النواة والوشاح في مصدر الصهارة.

«عندما ظهرت النتائج الأولى أدركنا أننا، مجازًا، عثرنا على الذهب. أكدت بياناتنا أن مادة مرتبطة بالنواة، بما فيها عناصر محبة للحديد، تسهم في الوشاح فوقها.»

الدكتور نيلز ميسلينغ — باحث في جامعة غوتنغن

نُشرت الدراسة في مجلة Nature¹ بعنوان «Ru and W isotope systematics in ocean island basalts reveals core leakage». ويشير العنوان إلى استدلال نظائري، لا إلى قياس تدفق اقتصادي من المعادن الثمينة.

كيف تشكلت النواة والوشاح

تجمعت حبيبات الغبار والصخور في بداية النظام الشمسي لتكوّن أجسامًا صغيرة ثم كواكب أولية. أدت الاصطدامات والتسخين الإشعاعي والجاذبية إلى نمو الكواكب الصخرية: عطارد والزهرة والأرض والمريخ.

أثناء التراكم كانت الأرض المبكرة ساخنة ومنصهرة جزئيًا أو على نطاق واسع. انفصل الحديد والنيكل والعناصر المحبة للحديد إلى الداخل لتكوين النواة، بينما بقيت السيليكات في الوشاح. واستمر وصول مواد جديدة إلى الأرض خلال هذه العملية.

لم يحدث التمايز بخطوة واحدة بسيطة، ولم تتحكم الجاذبية وحدها فيه. تحدد الكيمياء عند ضغوط ودرجات حرارة عالية مقدار انتقال كل عنصر إلى المعدن أو بقائه في السيليكات.

المصدر: SG Online

تختلف الوفرة النظيرية الدقيقة لبعض العناصر في الوشاح عن القيم المتوقعة للنواة بسبب توقيت التمايز، والمواد المتأخرة التي أضيفت إلى الأرض، والتحلل الإشعاعي، والخلط اللاحق. استخدمت الدراسة هذا الاختلاف لتمييز المصادر المحتملة.

كيف يتتبع العلماء مواد الأعماق إلى السطح

الروثينيوم: بصمة نظيرية حساسة

الروثينيوم عنصر محب للحديد يوجد معظمه في النواة. غير أن الاستدلال لا يعتمد على مجرد اكتشاف الروثينيوم-100، بل على فروق صغيرة جدًا في نسب نظائره مقارنة بمعايير الوشاح والنيازك والنماذج المتوقعة للنواة.

أظهرت عينات هاواي انحرافات في ¹⁰⁰Ru فسّرها الباحثون على أنها مساهمة من مادة عميقة مرتبطة بحدود النواة والوشاح. القياس لا يثبت أن الروثينيوم المعدني صعد وحده، ولا أن الصخور السطحية غنية اقتصاديًا بهذا العنصر.

أتاحت طريقة قياس أكثر دقة في جامعة غوتنغن اكتشاف فروق نظيرية صغيرة كانت أقل من قدرة كثير من القياسات السابقة.

قارنت الدراسة الإشارات بعينات قديمة ونماذج تكوّن الأرض. لكن القول إن صخور غرينلاند البالغة 3.7 مليارات سنة سبقت «الانفصال النهائي» بين النواة والوشاح تبسيط مفرط؛ كان تكوّن النواة الأساسي أقدم بكثير، بينما استمرت عمليات الخلط والتطور الداخلي لاحقًا.

المصدر: Nature

أظهرت بعض بازلت الجزر المحيطية، ولا سيما عينات هاواي المدروسة، توقيعًا نظيريًا متوافقًا مع مساهمة عميقة. لا تعني النتيجة أن كل جزيرة بركانية أو كل صهارة عمود وشاحي تحتوي على بصمة من النواة.

لم تُظهر عينات ريونيون وغالاباغوس في مجموعة الدراسة الانحراف نفسه. وقد يعكس ذلك اختلاف مصادر الوشاح أو درجات الخلط أو حساسية القياس، لا غياب أي اتصال عميق بصورة قطعية.

«يمكننا أيضًا الاستدلال على أن أحجامًا هائلة من مادة الوشاح شديدة السخونة — تبلغ مئات الكوادريليونات من الأطنان المترية من الصخور — تنشأ قرب حدود النواة والوشاح وتصعد لتسهم في تكوين جزر محيطية مثل هاواي.»

الأستاذ ماتياس ويلبولد — جامعة غوتنغن

ما الذي تضيفه نظائر التنغستن

التنغستن، أو الوولفرام، عنصر محب للحديد يرمز له بالحرف W. جزء كبير من مخزونه الكلي في الأرض يوجد في النواة، بينما يبقى مقدار قابل للقياس في الوشاح والقشرة.

لا يعني وجود معظم التنغستن في النواة أن كل تنغستن سطحي جاء منها. ترسبات التنغستن المعروفة تتكوّن أساسًا من عمليات صهارية ومائية حرارية داخل القشرة والوشاح العلوي.

قاس الباحثون μ¹⁸²W، أي الانحراف بأجزاء في المليون لنسبة ¹⁸²W/¹⁸⁴W عن معيار أرضي. تساعد هذه النسبة، مع نظائر الروثينيوم، على اختبار خلط مصادر عميقة في الصهارة التي كوّنت صخور هاواي.

يتأثر ¹⁸²W بتاريخ تحلل ¹⁸²Hf المبكر وبفصل النواة والوشاح. لذلك يحتاج تفسيره إلى نماذج زمنية وكيميائية، ولا يمكن اعتبار النسبة وحدها برهانًا بسيطًا على مصدر واحد.

آلية مقترحة عند حدود النواة والوشاح

فسّر الباحثون اقتران إشارات الروثينيوم والتنغستن بوجود نطاق في الجزء الخارجي من النواة تغيّرت فيه حالة الأكسدة والكيمياء مع تبريد الأرض.

هذه آلية جيوكيميائية مقترحة، وليست طبقة غنية بالأكسجين تمت ملاحظتها مباشرة. قد تسمح العمليات عند الحد الفاصل بانتقال مقادير ضئيلة من عناصر محبة للحديد إلى الوشاح العميق.

مع تبريد النواة ببطء، يمكن لتبلور أطوار أكسيدية غنية بالمعادن أن يجزّئ التنغستن وعناصر أخرى. تعتمد النتيجة على نماذج الضغط والحرارة والتركيب ولا تعني تكوّن خامات قابلة للاستخراج.

«يبقى إثبات ما إذا كانت العمليات التي نلاحظها اليوم قد عملت أيضًا في الماضي. تفتح نتائجنا منظورًا جديدًا لتطور الديناميكيات الداخلية لكوكبنا.»

الدكتور نيلز ميسلينغ — جامعة غوتنغن

ما أهمية الاكتشاف للجيولوجيا، وما حدوده للتعدين

تساعد الدراسة على فهم تمايز الأرض ودور أعمدة الوشاح العميقة. وهي لا تشير إلى أن ذهب النواة أو تنغستنها أصبح متاحًا للتعدين، لأن البصمة النظيرية يمكن أن تنتج من مساهمة مادية ضئيلة داخل مئات الكوادريليونات من أطنان الصخور.

الذهب والتنغستن مهمان اقتصاديًا، لكن التنجستن ليس «فائق الصلابة» في صورته المعدنية النقية؛ كربيد التنغستن هو المادة شديدة الصلابة المستخدمة في أدوات القطع. وتشمل تطبيقات التنغستن الأدوات، والإلكترونيات، والفضاء، والدفاع، والأوزان والسبائك المقاومة للحرارة.

النتيجة تغيّر بعض نماذج التبادل بين النواة والوشاح، لكنها لا تعيد كتابة الطريقة التي تتكوّن بها معظم الرواسب المعدنية القشرية. تحديد الخام يعتمد على التركيز والحجم والمعدنية والهندسة والتكلفة، لا على أصل نظيري عميق وحده.

لا يكفي قياس الروثينيوم في صخور منطقة ما للتنبؤ بوجود ذهب أو تنغستن قابل للاستخراج. قد تكون البصمة النظيرية دقيقة للغاية، بينما تبقى تراكيز المعادن بعيدة عن الدرجة الاقتصادية. لذلك فإن الادعاء بأنها «تزيد جذريًا» فرصة الاكتشاف التعديني غير مدعوم بالدراسة.

أفكار ختامية: ما الذي نتعلمه عن باطن الأرض

تكشف النظائر فروقًا لا يمكن رؤيتها مباشرة وتساعد على اختبار كيفية تشكل الأرض وتطورها. القيمة الأساسية لهذه الدراسة علمية: فهم حدود النواة والوشاح وأعمدة الوشاح والمخزونات الكيميائية العميقة.

لا يعني وصول بصمة مادية من حدود النواة والوشاح إلى بازلت هاواي أن أجزاء النواة نفسها ترتفع ككتل إلى السطح أو أن المعادن الثمينة أصبحت أقرب جغرافيًا إلى التعدين.

يمكن مقارنة النتائج بنماذج المريخ والزهرة، لكن بنية كل كوكب وتاريخه الحراري وحالة الصفائح والوشاح تختلف. لا يمكن افتراض أن الآلية نفسها تعمل بالمعدل ذاته على كواكب أخرى.

الربط بين هذه الدراسة ومستعمرات المريخ أو موارد معدنية سهلة الوصول تخمين بعيد. براكين المريخ الضخمة لا تثبت وجود تسرب من النواة، ولا توفر الدراسة بيانات عن رواسب قابلة للتعدين هناك.

الاستثمار في التنغستن: شركة Almonty Industries

Almonty Industries

التنغستن عنصر مهم في أدوات القطع والسبائك والإلكترونيات والدفاع. وهو عنصر محب للحديد جزئيًا، لكن الخام القابل للتعدين يوجد في القشرة؛ لذلك لا يصح وصف الاستثمار فيه بأنه استثمار مباشر في «عناصر نواة الأرض».

تهيمن الصين على إنتاج المناجم ومعالجة التنغستن عالميًا، لكن الإنتاج لا يقتصر على الصين وروسيا. تشمل الدول المنتجة الأخرى فيتنام ورواندا وبوليفيا والنمسا والبرتغال. ويجعل تركّز المعروض تنويع المصادر قضية استراتيجية، من دون أن يعني ذلك غياب بدائل تمامًا.

تناولنا فرضية الاستثمار في التنغستن بمزيد من التفصيل في تقرير أكتوبر 2024 «التنغستن: المعدن السري للتقنيات المتقدمة».

شركة Almonty Industries (ALM ) منتجة للتنغستن، ومن أصولها منجم باناشكيرا التاريخي في البرتغال. ينبغي تقييم الإنتاج الحالي والعمر المتبقي للمنجم وفق أحدث التقارير الفنية والمالية للشركة.

تعمل الشركة على أصولها البرتغالية وتمتلك مشروعات غير مطورة في إسبانيا. ويظل تطوير أي مورد هناك خاضعًا للتصاريح والتمويل والدراسات الفنية والجدوى الاقتصادية.

المصدر: Almonty

مشروع الشركة الرئيسي هو منجم سانغدونغ في كوريا الجنوبية. يحتوي المشروع على موارد معدنية كبيرة، لكن فئات الموارد المستنتجة والمقاسة والمشار إليها تختلف عن الاحتياطيات المعدنية، ولا يضمن حجم المورد وحده معدل الاستخراج أو الربحية.

المصدر: Almonty

تُعد Almonty واحدة من عدد محدود من منتجي التنغستن خارج الصين، ولذلك يمكن أن تسهم في تنويع الإمدادات للصناعات المدنية والدفاعية. لكنها ليست المورد الغربي الوحيد، كما أن الأهمية الاستراتيجية لا تلغي مخاطر التشغيل والأسعار والتنفيذ.

يوفر موقع سانغدونغ في كوريا الجنوبية قربًا من قاعدة صناعية كبيرة ومن عملاء آسيويين في قطاعات الأدوات والإلكترونيات والسيارات والدفاع. وقد تحسن اللوجستيات واتفاقيات الشراء وضوح الطلب، لكنها لا تجعل المنجم «موردًا مثاليًا» ولا تضمن الهوامش.

أعلنت الشركة في سبتمبر 2026 حصول مصنع معالجة سانغدونغ على الشهادة التشغيلية النهائية وبدء التشغيل التجاري للمرحلة الأولى، ثم أعلنت إنتاج أول كمية من التنغستن من المنجم منذ عام 1993. وتقول الشركة إن المشروع عند بلوغ طاقته الكاملة قد يمثل أكثر من 80% من إنتاج التنغستن خارج الصين؛ وهذه توقعات صادرة عن الشركة وتعتمد على نجاح زيادة الإنتاج والطاقة المخطط لها.

لويس بلاك، المدير والرئيس التنفيذي لشركة Almonty Industries

بدأت المرحلة الأولى من سانغدونغ التشغيل التجاري في سبتمبر 2026 وأنتج المنجم أول تنغستن، بعد تأخر الجدول السابق الذي كان يستهدف 2025. ويظل الوصول إلى الإنتاج المستقر والطاقة المستهدفة عملية تدريجية تخضع لمخاطر زيادة التشغيل والاسترداد وجودة الخام.

عدّلت Almonty في يوليو 2026 اتفاقية الشراء مع شركة Global Tungsten & Powders التابعة لـPlansee لتمتد 21 عامًا. ووفق إفصاحات الشركة، تغطي العقود أكثر من 90% من إنتاج المرحلة الأولى، بإجمالي 4.41 ملايين MTU وبحد أدنى 210 آلاف MTU سنويًا بعد اكتمال زيادة الإنتاج. تساعد الاتفاقية على وضوح المبيعات، لكنها تخلق أيضًا تركّزًا لدى مشترٍ رئيسي.

يرتبط حد السعر الأدنى القديم بسعر مرجعي قدره 235 دولارًا لكل MTU من وسيط APT، بما يقابل نحو 183 دولارًا لكل MTU من مركز التنغستن القابل للدفع، مع مشاركة في الارتفاع بدل سقف ثابت. يوفر ذلك حماية نسبية من انخفاض السعر، لكنه لا يضمن هامش ربح مرتفعًا؛ فالنتيجة تعتمد على التكلفة الفعلية ومعدل الاسترداد والطاقة المحققة والإنفاق الرأسمالي وشروط العقد المحدثة.

ينبغي تحليل الاستثمار بناءً على أحدث البيانات التشغيلية والمالية، لا على قفزة سعرية قصيرة أعقبت قيود تصدير سابقة. تشمل المخاطر زيادة تشغيل سانغدونغ، وتركيز العملاء، وتقلب أسعار التنغستن، والتمويل، والأداء الفني، والتنظيم، والجغرافيا السياسية. ولا تضمن أهمية التنغستن الاستراتيجية عائد السهم.

الدراسات المشار إليها:

^{1. Messling, N., Willbold, M., Kallas, L. et al. Ru and W isotope systematics in ocean island basalts reveals core leakage. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09003-0}