Новые наблюдения ученых из Университета Южной Калифорнии (USC) подтверждают, что внутреннее ядро Земли замедлилось относительно поверхности планеты.
Тайна под нашими ногами
Внутреннее ядро Земли — это чрезвычайно глубокая и загадочная область, расположенная на глубине около 5 000 километров под поверхностью Земли. Оно состоит в основном из железа и никеля, образуя твердую сферу радиусом около 1 220 километров, что примерно равно размеру Луны. Это огромное твердое ядро окружено жидким внешним слоем из железа и никеля, известным как внешнее ядро, которое простирается на глубину около 2 300 километров.
Из-за своей глубины внутреннее ядро не поддается прямому наблюдению или физическому исследованию. Поэтому ученые в значительной степени полагаются на сейсмические волны, генерируемые землетрясениями, чтобы прощупать глубины Земли и изучить свойства и движения внутреннего ядра. Эти сейсмические волны распространяются через различные слои Земли и регистрируются сетями сейсмографов на поверхности.
Когда происходит землетрясение, оно порождает сейсмические волны, которые распространяются по Земле и регистрируются сейсмологическими станциями в разных точках земного шара. Анализируя, как эти волны распространяются по Земле, ученые могут реконструировать внутренние структуры и изучать изменения плотности, состава и температуры на разных глубинах, в том числе во внутреннем ядре.
Такой непрямой подход позволяет ученым с высокой точностью определить границы и характеристики внутреннего ядра, а также обнаружить тонкие изменения в его поведении с течением времени.
Неожиданное открытие
Движение внутреннего ядра является предметом споров в научном сообществе на протяжении последних двух десятилетий. Некоторые исследования показывают, что внутреннее ядро вращается быстрее, чем поверхность планеты (примерно на одну десятую градуса в год).
Некоторые ученые, однако, считают, что никакого сверхвращения не существует, утверждая, что различия во времени распространения волн землетрясений вызваны физическими изменениями на поверхности внутреннего ядра. Другие считают, что супервращение происходит в основном в отдельные периоды, тем самым отвергая идею регулярного явления.
Недавно анализ нескольких тысяч землетрясений даже позволил предположить, что внутреннее ядро перестало вращаться быстрее, чем остальная часть планеты, в 2009/2010 годах. Новое исследование подтверждает это, основываясь на анализе более чем двух десятков сейсмограмм.
В частности, исследователи собрали сейсмические данные, записанные в районе Южных Сандвичевых островов в результате 121 повторного землетрясения, произошедшего в период с 1991 по 2023 год. Кроме того, они проанализировали данные двух советских ядерных испытаний в 1971 и 1974 годах, а также французских и американских ядерных испытаний, полученных в ходе других исследований внутреннего ядра. Эти данные подтверждают, что сейчас внутреннее ядро движется немного медленнее. Это наблюдение противоречит предыдущим моделям и открывает путь к новым гипотезам о внутренней динамике нашей планеты.
Каковы последствия?
Наблюдаемое замедление объясняется несколькими сложными силами, действующими на этот глубокий, центральный регион нашей планеты. Прежде всего, решающую роль играет внешнее ядро Земли, состоящее из вращающегося жидкого железа. Это внешнее ядро создает магнитное поле Земли благодаря конвекции и движению жидких металлов. Турбулентные движения и вращение внешнего ядра оказывают влияние на твердое внутреннее ядро, влияя на его движение и скорость.
Считается, что помимо активности внешнего ядра в это явление вносят вклад гравитационные притяжения из плотных областей каменистой мантии над внутренним ядром. Эти притяжения могут воздействовать на внутреннее ядро, влияя на его динамику и скорость вращения. Взаимодействие этих комбинированных сил может создать сложную среду, влияющую на движение «семени» Земли.
Что касается последствий для поверхности Земли, то на данном этапе они остаются в основном умозрительными. Однако исследователи предполагают, что изменения в скорости вращения внутреннего ядра могут несколько изменить продолжительность дня, хотя это будет очень тонко. В действительности, это может выражаться в изменении всего лишь нескольких миллисекунд, которое будет едва заметным на ежедневной основе и утонет в естественных колебаниях атмосферы и океанов.
Для ученых это открытие открывает новые захватывающие перспективы исследований. Они планируют продолжить мониторинг и изучение траектории внутреннего ядра с еще большей точностью. Такой более детальный подход может дать важнейшую информацию о механизмах, лежащих в основе наблюдаемого замедления, а также о его потенциальном влиянии на другие аспекты Земли, такие как магнитное поле и крупномасштабные геодинамические процессы.