Измерения сейсмических волн, прошедших через твердое внутреннее ядро Земли, могут указывать на его деформацию — таковы выводы авторов нового исследования, опубликованного в Nature Geoscience.
Начиная с 1990-х годов модели и сейсмические измерения показали, что железо-никелевое внутреннее ядро Земли движется в своем собственном темпе. На протяжении десятилетий его вращение ускоряется и замедляется относительно остальной части планеты, влияя на такие вещи, как продолжительность дня.
Эти изменения во вращении в основном обусловлены магнитными силами, создаваемыми конвекцией в жидком внешнем ядре Земли, объясняет профессор геологии Джон Видейл из Университета Южной Калифорнии.
«Этот поток постоянно закручивает внутреннее ядро», — говорит он.
Эти магнитные силы или связанные с ними процессы могли изменить форму внутреннего ядра, а также его вращение — на самом деле, некоторые предыдущие измерения сейсмических волн, проходящих через центр планеты, свидетельствовали, казалось, именно об этом. Но недостаток информации о движении ядра не давал различить изменения его вращения и формы.
Видейл и его коллеги проанализировали сейсмические волны от 128 землетрясений у побережья Южной Америки с 1991 по 2023 год, прошедшие сквозь планету и измеренные приборами на Аляске. Из них выделили 168 пар волн, которые прошли через или вблизи одной и той же области внутреннего ядра — но с разницей в годы. Выявление этих совпадений стало возможным только благодаря недавним работам, уточнившим изменения во вращении внутреннего ядра.
Обе волны в каждой паре, прошедшей мимо внутреннего ядра, имеют схожий рисунок — то есть в этих частях нашей планеты ничего не изменилось между первым и вторым землетрясением. А волны в парах, которые пересеклись с внутренним ядром, не совпадают — значит, ядро стало другим сверх того, чем это можно объяснить различиями во вращении.
Это говорит о том, что внутреннее ядро не только замедляет или ускоряет свое вращение в течение десятилетий, но и меняет форму. Изменения, скорее всего, вызваны конвекцией во внешнем ядре, которая магнитно притягивает менее вязкий край твердого внутреннего ядра, или взаимодействием между внутренним ядром и структурами в нижней мантии.
Деформация ядра — не единственное возможное объяснение несовпадающих сейсмических волн, полагает профессор Хрвое Ткалчич из Австралийского национального университета.
Эти различия также могут быть вызваны не связанными между собой изменениями во внешнем ядре, конвекцией внутри самого внутреннего ядра или даже извержениями расплавленного материала из него, согласен Видейл.
«Это действительно трудно сказать», — признает он.
По мнению Ткалчича, разобраться в этом помогли бы дополнительные сейсмологические измерения в отдаленных местах, например, на дне океана.