Планетологи обнаружили изменения в форме внутреннего ядра Земли
Ученые, которые всего несколько месяцев назад подтвердили, что внутреннее ядро Земли недавно изменило свое вращение, получили новое откровение о глубочайших тайнах нашей планеты — они обнаружили изменения в форме внутреннего ядра.
Самый внутренний слой Земли представляет собой горячий твердый металлический шар, окруженный жидкометаллическим внешним ядром, рассказывает CNN. На протяжении десятилетий ученые-планетологи подозревали, что твердое внутреннее ядро со временем деформируется по мере вращения. Теперь исследователи обнаружили первые свидетельства изменений, произошедших за последние 20 лет в форме внутреннего ядра. 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 давние споры о вращении внутреннего ядра. Они обнаружили, что когда-то внутреннее ядро вращалось быстрее, чем сама Земля. Но примерно с 2010 года вращение твердого внутреннего ядра замедлилось. Теперь оно вращается в обратном направлении относительно остальной планеты.
Новое исследование, опубликованное в понедельник в журнале Nature Geoscience, основывается на этом открытии, используя данные о землетрясениях, собранные с 1991 по 2023 год. Предыдущая работа ученых по изучению вращения керна помогла им интерпретировать изменения высоты сейсмических волн, определив их как индикаторы изменений на поверхности внутреннего керна, рассказал доктор Джон Видейл, соавтор предыдущего исследования и ведущий автор нового исследования.
“Мы можем сравнить сигналы, которые мы видим, когда внутреннее ядро возвращается в то же положение, в котором оно было в какой-то другой момент, и посмотреть, есть ли различия, которые нельзя объяснить вращением”, – говорит Видейл, профессор наук о Земле в Дорнсайфском колледже Университета Южной Калифорнии.
Исследователи сообщили, что изменения формы ядра могут содержать информацию о силах, действующих глубоко внутри Земли, которые питают нашу магнитосферу, о невидимых линиях магнитной энергии, которые защищают нашу планету от солнечной погоды и смертоносной радиации.
“Земля эволюционирует в геологическом масштабе времени, поэтому наблюдение за изменениями в годовом масштабе всегда интригует, поскольку это расширяет наше понимание внутренней динамики ядра”, – отмечает доктор Йоши Миядзаки, доцент кафедры наук о Земле и планетах Университета Ратгерса в Нью-Джерси.
“В предыдущих исследованиях уже обсуждалось, как изменилось внутреннее вращение ядра 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 разожжет споры”, – считает Миядзаки, который не принимал участия в новом исследовании.
Из всех слоев Земли внутреннее ядро является самым удаленным и загадочным, констатирует CNN. Эта твердая сфера из железа и никеля примерно на 70% больше Луны, а ее радиус составляет приблизительно 1221 километр. 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 керном невозможно, ученые изучают его, анализируя изменения размера и формы сейсмических волн по мере их прохождения через керн.
Землетрясения генерируют два типа волн. Первичные волны, или Р-волны, – это первые волны, возникающие при землетрясении, которые перемещают грунт в том же направлении, в котором движется волна. Поперечные волны, или S-волны, медленнее, чем P-волны, и перемещают грунт перпендикулярно направлению волны.
Согласно новому исследованию, изменения амплитуды проникающих в ядро P-волн — волн PKIKP — указывают на деформации на самом мелком уровне внутреннего ядра. На границе, где твердое внутреннее ядро встречается с жидкостью внешнего ядра, поверхность сферы может быть более податливой, чем на более глубоких уровнях.
“Это почти научная фантастика – представлять себе, что происходит на поверхности внутреннего ядра, – комментирует Видейл. – Это место настолько отличается от нашей повседневной жизни, что здесь другие временные рамки, другие материалы и невероятные силы. И все же мы можем добраться туда и узнать об этом больше, 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 дало исследователям возможность обнаружить изменения в форме ядра. Как только они узнали скорость вращения ядра, они смогли смоделировать его положение, а затем сравнить различные волны PKIKP, которые достигли ядра, когда оно вращалось в одной и той же точке.
Согласно исследованию, изменения амплитуды этих парных волн могут быть отнесены к изменениям формы ядра, а не к изменениям вращения. Однако, как может выглядеть деформация внутреннего ядра, определить сложнее.
“Возможно, рельеф меняется вверх и вниз. Возможно, это происходит в виде оползней, – предполагает Видейл. – Наиболее вероятно, что внешнее ядро просто давит на внутреннее ядро и немного перемещает его”.
Исследователи сообщили, что в период с 2004 по 2008 год только в одном месте внутреннего ядра были обнаружены признаки деформации, но их может быть больше, которые еще предстоит обнаружить.
“Трудно сказать, аномальное это место или нормальное, – отмечает Видейл. – Но можно предположить, что некоторая деформация происходит довольно часто во многих местах”.
Когда твердое внутреннее ядро Земли вращается, расплавленное внешнее ядро бурлит. Их взаимодействие генерирует магнитную энергию, которая, разматываясь, окутывает нашу планету в магнитосфере. Но жидкое внешнее ядро сжимается. По словам Видале, миллиметр за миллиметром внутреннее ядро откачивает расплавленный металл из жидкого ядра, окружающего его. Вероятно, потребовались миллиарды лет, чтобы внутреннее ядро остыло и затвердело, и в течение следующих нескольких миллиардов лет внутреннее ядро будет продолжать охлаждаться, впитывая капли жидкого металла из внешнего ядра, пока все ядро Земли не превратится в твердую металлическую сферу, добавил он.
“Это уничтожит магнитное поле, – утверждает Видейл. – Там, внизу, больше не будет движущегося железа”.
Однако 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 невидимую работу в сердце нашей планеты и выяснить, что может таить в себе внутреннее вращение, вспенивание и изменение формы Земли.
“Что касается влияния на жизнь, то, 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.
Источник: www.mk.ru