Внутреннее ядро Земли, возможно, временно перестало вращаться относительно мантии и поверхности, сообщают исследователи в журнале Nature Geoscience от 23 января. Теперь направление вращения внутреннего ядра может измениться на противоположное - это часть примерно 70-летнего цикла, который может влиять на продолжительность земного дня и магнитное поле, хотя некоторые исследователи настроены скептически.
"Мы видим убедительные доказательства того, что внутреннее ядро вращалось быстрее, чем поверхность, [но] примерно к 2009 году оно почти остановилось", - говорит геофизик Сяодун Сонг из Пекинского университета в Пекине. "Сейчас оно постепенно движется в обратном направлении".
Такой глубокий поворот может показаться странным, но Земля изменчива (SN*: 1/13/21). Проникните сквозь постоянно меняющуюся кору и вы попадете в титаническую мантию, где огромные массы горных пород вязко текут в течение миллионов лет, иногда поднимаясь вверх и извергая вышележащую кору (SN*: 1/11/17, SN: 3/2/17, SN*: 2/4/21). Углубившись глубже, вы достигнете жидкого внешнего ядра Земли. Здесь циркулирующие потоки расплавленных металлов создают магнитное поле нашей планеты (SN*: 9/4/15). А в самом центре этого расплава находится вращающийся твердый металлический шар шириной примерно на 70 процентов больше Луны.
Это внутреннее ядро (SN*: 1/28/19). Исследования показали, что это твердое ядро может вращаться внутри жидкого внешнего ядра под действием магнитного момента внешнего ядра. Исследователи также утверждают, что огромное гравитационное притяжение мантии может тормозить вращение внутреннего ядра, заставляя его колебаться.
Доказательства колебаний вращения внутреннего ядра впервые появились в 1996 году. Геофизик Пол Ричардс из Ламонт-Дохертской обсерватории Земли Колумбийского университета в Палисейдс, штат Нью-Йорк, и Сонг, который тогда также работал в Ламонт-Дохерти, сообщили, что в течение трех десятилетий сейсмическим волнам от землетрясений требовалось разное количество времени, чтобы пересечь твердое ядро Земли.
Исследователи предположили, что внутреннее ядро вращается с другой скоростью, чем мантия и кора, что и является причиной разницы во времени. За сутки планета вращается примерно на 360 градусов. Основываясь на своих расчетах, исследователи предположили, что внутреннее ядро в среднем вращается примерно на 1 градус в год быстрее, чем остальная часть Земли.
Однако другие исследователи поставили под сомнение этот вывод, некоторые из них предположили, что ядро вращается медленнее, чем по оценкам Сонга и Ричардса, или вообще не вращается по-другому.
В новом исследовании, анализируя глобальные сейсмические данные, полученные в 1990-х годах, Сонг и геофизик И Ян (также из Пекинского университета) сделали удивительное наблюдение.
До 2009 года сейсмические волны, генерируемые последовательностями и парами повторяющихся землетрясений - известные как мультиплеты и дублеты - распространялись по внутреннему ядру с разной скоростью. Это указывало на то, что волны от повторяющихся землетрясений пересекают разные части внутреннего ядра, и что внутреннее ядро вращается с иной скоростью, чем остальная часть Земли, что согласуется с предыдущими исследованиями Сонга.
Но примерно в 2009 году разница во времени прохождения исчезла. Это говорит о том, что внутреннее ядро перестало вращаться относительно мантии и коры, говорит Янг. После 2009 года эти различия вернулись, но исследователи предположили, что волны пересекали части внутреннего ядра, что позволило предположить, что оно теперь вращается в противоположном направлении относительно остальной части Земли.
Затем исследователи изучили записи двойных землетрясений на Аляске, начиная с 1964 года. По словам исследователей, хотя большую часть этого времени внутреннее ядро вращалось стабильно, в начале 1970-х годов оно, по-видимому, совершило еще один поворот в обратную сторону.
Сонг и Янг сделали вывод, что внутреннее ядро может колебаться с периодичностью примерно в 70 лет - меняя направления каждые 35 лет или около того. Поскольку внутреннее ядро гравитационно связано с мантией и магнитно связано с внешним ядром, эти колебания могут объяснить известные 60-70-летние колебания продолжительности земного дня и поведения магнитного поля планеты. Однако для того, чтобы выяснить, какие механизмы могут быть за это ответственны, необходима дополнительная работа.
Но не все исследователи согласны с этим. Янг и Сонг "идентифицировали недавний 10-летний период, когда активность была ниже, чем раньше, и я думаю, что это, вероятно, достоверно", - говорит геофизик Джон Видейл из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе, который не принимал участия в исследовании. Но после этого, говорит Видейл, ситуация становится спорной.
В 2022 году он и его коллеги сообщили, что сейсмические волны от ядерных испытаний показывают, что внутреннее ядро может менять свое вращение каждые три года или около того. Тем временем другие исследователи предположили, что внутреннее ядро вообще не движется. Вместо этого, по их мнению, изменения формы поверхности внутреннего ядра могут объяснить различия во времени прохождения волн.
Будущие наблюдения, вероятно, помогут разобраться в расхождениях между этими исследованиями, говорит Видейл. Пока же его не беспокоит предполагаемый хтонический застой. "По всей вероятности, это не имеет отношения к жизни на поверхности, но мы не знаем, что происходит на самом деле", - говорит он. "Мы обязаны это выяснить".
Источник: Science News *Журнал (SN)