Планетологи обнаружили изменения в форме внутреннего ядра Земли
Ученые, которые всего несколько месяцев назад подтвердили, что внутреннее ядро Земли недавно изменило направление своего вращения, получили новое откровение о самых глубоких тайнах нашей планеты — они обнаружили изменения в форме внутреннего ядра.
CNN сообщает, что внутренний слой Земли представляет собой горячий твердый шар из металла, окруженный внешним ядром из жидкого металла. В течение десятилетий ученые-планетологи подозревали, что твердое внутреннее ядро со временем деформировалось по мере вращения. Теперь исследователи обнаружили первые свидетельства изменений формы внутреннего ядра за последние 20 лет. Признаки деформации ядра проявились в волнах от землетрясений, которые были достаточно сильными, чтобы достичь центра Земли.
Исследовательская группа использовала те же данные о землетрясениях для исследования 2024 года, чтобы разрешить давний спор о вращении внутреннего ядра. Они обнаружили, что когда-то внутреннее ядро вращалось быстрее самой Земли. Но примерно с 2010 года вращение каменистого внутреннего ядра замедлилось. Теперь оно вращается в противоположном направлении по отношению к остальной части планеты.
Новое исследование, опубликованное в понедельник в журнале Nature Geoscience, основывается на этом открытии с использованием данных о землетрясениях, собранных с 1991 по 2023 год. Ученые' Предыдущая работа по изучению вращения ядра помогла им интерпретировать изменения высоты сейсмических волн как индикаторы изменений во внутренней поверхности ядра, сказал доктор Джон Видейл, соавтор предыдущего исследования и ведущий автор нового.
«Мы можем сравнить сигналы, которые видим, когда внутреннее ядро возвращается в то же положение, в котором оно было в другое время, и посмотреть, есть ли различия, которые нельзя объяснить вращением», сказал Видейл, профессор наук о Земле в колледже Дорнсайф в Университете Южной Калифорнии.
Исследователи заявили, что изменения в форме ядра могут содержать подсказки о силах глубоко внутри Земли, которые питают нашу магнитосферу, невидимых линиях магнитной энергии, которые защищают нашу планету от суровой погоды Солнца и смертоносных радиация.
«Земля развивается в геологическом масштабе времени, поэтому наблюдение за изменениями в годовом масштабе времени всегда интригует, потому что это расширяет наше понимание внутренней динамики ядра», — сказал доктор Йоши Миядзаки, доцент кафедры наук о Земле и планетах в Ратгерском университете в Нью-Джерси.
«Предыдущие исследования уже обсуждали, как внутреннее вращение ядра изменилось за последнее десятилетие, и это исследование представляет новую перспективу — изменения, не связанные с вращением, — добавляя еще одно измерение к обсуждению. Я думаю, что это еще больше подстегнет дебаты», — сказал Миядзаки, который не принимал участия в новом исследовании.
Из всех слоев Земли внутреннее ядро является самым далеким и загадочным, сообщает CNN. Эта твердая сфера из железа и никеля примерно на 70% больше Луны, с радиусом около 1221 километра. Температура во внутреннем ядре достигает 5400 градусов по Цельсию, а давление может достигать 365 гигапаскалей (ГПа), что более чем в 3 миллиона раз превышает среднее атмосферное давление на суше. Хотя прямое наблюдение за ядром невозможно, ученые изучают его, анализируя изменения размера и формы сейсмических волн при их прохождении через ядро.
Землетрясения генерируют два типа волн. Первичные волны, или P-волны, являются первыми волнами, создаваемыми землетрясением, которые перемещают землю в том же направлении, в котором движется волна. Сдвиговые волны, или S-волны, медленнее P-волн и перемещают землю перпендикулярно направлению волны.
Согласно новому исследованию, изменения амплитуды пронизывающих ядро P-волн, или волн PKIKP, указывают на деформации на самом мелком уровне внутреннего ядра. На границе, где твердое внутреннее ядро встречается с жидким внешним ядром, поверхность сферы может быть более податливой, чем на более глубоких уровнях.
«Это почти научная фантастика — представить, что происходит на поверхности внутреннего ядра», — говорит Видейл. «Это настолько отличное от нашей повседневной жизни место, с другими временными масштабами, другими материалами и невероятными силами. И все же мы можем добраться туда и узнать больше об этом, просто проанализировав некоторые из последних наблюдений».
Ученые проанализировали 168 парных волн от землетрясений в 42 местах вблизи Южных Сандвичевых островов, цепи вулканических островов в южной части Атлантического океана. Отслеживание скорости и направления вращения ядра позволило исследователям обнаружить изменения в форме ядра. Как только они узнали скорость вращения ядра, они смогли смоделировать его положение, а затем сравнить различные волны PKIKP, которые ударяли по ядру, когда оно вращалось в одной и той же точке.
Согласно исследованию, изменения амплитуды этих парных волн можно объяснить изменениями в форме ядра, а не изменениями во вращении. Однако то, как может выглядеть деформация внутреннего ядра, определить сложнее.
«Возможно, топография меняется вверх и вниз. Это может быть в форме оползней», — предполагает Видейл. «Скорее всего, внешнее ядро просто давит на внутреннее ядро и немного его перемещает».
Исследователи сообщили, что между 2004 и 2008 годами только одно место во внутреннем ядре показало признаки деформации, но, возможно, есть и другие, которые еще предстоит обнаружить.
«Трудно сказать, является ли это аномальным местом или обычным местом», — говорит Видейл. «Но разумно предположить, что некоторая деформация происходит довольно часто во многих местах».
По мере вращения твердого внутреннего ядра Земли расплавленное внешнее ядро вспенивается. Их взаимодействие генерирует магнитную энергию, которая раскручивается и окутывает нашу планету магнитосферой. Но жидкое внешнее ядро сжимается. Миллиметр за миллиметром внутреннее ядро выкачивает расплавленный металл из жидкого ядра, которое его окружает, говорит Видейл. Вероятно, потребовались миллиарды лет, чтобы внутреннее ядро остыло и затвердело, и в течение следующих нескольких миллиардов лет внутреннее ядро продолжит остывать, поглощая капли жидкого металла из внешнего ядра, пока все ядро Земли не станет твердой металлической сферой, добавил он.
«Это разрушит магнитное поле», — сказал Видейл. – Там больше не будет движущегося железа.»
Но такое событие произойдет через миллиарды лет в нашем будущем, успокаивает CNN. И прежде чем это произойдет, Земля, скорее всего, будет уничтожена, поскольку наше солнце превратится в красного гиганта и поглотит внутренние планеты солнечной системы, говорит Видейл. До тех пор у ученых должно быть достаточно времени, чтобы исследовать невидимые процессы в сердце нашей планеты и выяснить, что может скрываться за внутренним вращением, перемешиванием и изменением формы Земли.
«Что касается его влияния на жизнь, как упоминалось во введении к статье, рост внутреннего ядра играет решающую роль в формировании магнитного поля Земли, которое защищает нас от вредного солнечного излучения», — подчеркивает Миядзаки.
Свежие комментарии