Новое детальное исследование «сердца» Земли показало, что вращающееся внутреннее ядро меняет не только скорость вращения, но и форму. Эти небольшие изменения проявляются в том, как акустические волны распространяются через планетарный центр.
«Обнаружить процесс, который ранее не был задокументирован, — это очень волнительно», — сказал ScienceAlert геофизик Джон Видейл из Университета Южной Калифорнии. «Мы всегда надеемся найти следующий странный и глубокий факт, а это наблюдение — совершенно новое. Следующим шагом будет проверка нашей правоты и оттачивание наших моделей».Диаграмма, объясняющая замедление вращения внутреннего ядра Земли.
Твёрдое внутреннее ядро Земли представляет собой один из самых загадочных двигателей в геофизике. Оно вращается там, внизу, завёрнутое в амортизирующую оболочку расплавленного внешнего ядра, неумолимо связанное с такими планетарными характеристиками, как продолжительность дня и геомагнитное поле. Последнее выходит за пределы планеты в космос, порождаемое динамо-эффектом ядра.
Поскольку ядро играет столь важную роль в планетарных процессах, учёные стремятся выяснить, что именно там происходит. Но мы не можем просто заглянуть вглубь планеты. К счастью, наша планета подарила нам способ измерить её внутренности: землетрясения. Когда земная кора трескается и сотрясается, акустические волны распространяются вокруг, проходя через различные материалы, с которыми она сталкивается, и отскакивая от них.
Затем учёные могут проанализировать волны, полученные станциями сейсмического мониторинга по всему миру, чтобы провести измерения ядра планеты. Например, мы знаем, что внутреннее ядро Земли, вероятно, представляет собой горячий, плотный шар из твёрдого железа и никеля примерно 2 440 километров в поперечнике, что немного больше, чем размер Плутона. Есть основания полагать, что оно демонстрирует суперротацию, вращаясь быстрее, чем сама Земля, хотя в последние годы скорость вращения могла замедлиться.
Используя данные о землетрясениях, Видейл и его коллеги уже много лет работают над раскрытием тайн внутреннего ядра. В 2022 году они опубликовали работу, в которой описали кажущуюся связь между изменением скорости вращения внутреннего ядра и периодическим изменением продолжительности земного дня. Дальнейшее исследование показало, что никакой связи нет. Диаграмма, демонстрирующая, как сейсмические волны могут выявить вращение внутреннего ядра.
Если мы хотим иметь возможность точно связать поведение ядра с эффектами, которые это поведение оказывает на планету в целом, нам нужно соответствующим образом охарактеризовать это поведение, отмечает Видейл.
Уже довольно хорошо известно, что вращение внутреннего ядра меняет скорость, и очевидно, что скорость вращения отличается от планетарного вращения. Но существует изменчивость сейсмических волн, отражающихся от ядра, которую трудно определить: связана ли она с изменением скорости вращения или с изменением формы ядра?
Чтобы понять этот феномен, Видейл и его команда изучили 168 пар повторяющихся землетрясений, которые прошли через всю планету.
«Каждая повторяющаяся пара — это два землетрясения, которые практически идентичны, — пояснил он, — так что мы можем связать любые наблюдаемые изменения с разницей в пути, по которому двигались сейсмические волны».
Они сравнили пары землетрясений, произошедших в те периоды, когда внутреннее ядро вновь занимало одно и то же положение, что позволило исключить изменение скорости вращения для вариаций в сейсмическом сигнале. Результаты показали различия в волнах, проходящих по поверхности внутреннего ядра, на границе между внутренним и внешним ядрами, что говорит о вариациях формы ядра.
Что же происходит с ядром? «Трудно сказать точно, но, возможно, это небольшие опускания и поднятия границы внутреннего ядра в ответ на энергичное течение внешнего ядра», — говорит Видейл. «Возможно, изменения происходят исключительно во внутреннем ядре, но это менее вероятно. Нашим предположением является тот факт, что внутреннее ядро находится прямо у точки плавления на своей поверхности и поэтому может быть довольно мягким».
Источник новости: habr.com
