Исследования, опубликованные в журнале Nature 10 февраля, раскрывают новые аспекты внутреннего ядра Земли. Ученые обнаружили, что его поверхность может менять форму, что ставит под сомнение традиционные представления о статичности этого слоя планеты. Анализ волн землетрясений, проходящих через внутреннее ядро, стал основным инструментом для получения этих данных.
Согласно исследованию, волны землетрясений, которые проходят через внутреннее ядро на глубине около 5150 километров, демонстрируют необычные изменения. Эти отличия указывают на то, что даже твердое внутреннее ядро может подвергаться значительным изменениям в течение коротких временных промежутков. Джон Видейл, сейсмолог из Университета Южной Калифорнии, отмечает, что поток во внешнем ядре, состоящем из расплавленного металла, может перемешивать верхнюю часть внутреннего ядра, что приводит к изменению его топографии.
Внешнее ядро Земли, по сути, представляет собой смесь железа и никеля. Оно окружает твердое внутреннее ядро, состоящее в основном из того же материала. Каждый год небольшая часть этого жидкого внешнего ядра кристаллизуется и добавляется к внутреннему, что приводит к его медленному росту — примерно на один миллиметр в год. Однако на границе между двумя ядрами внутреннее ядро колеблется, находясь у точки плавления. Это объясняет, почему изменения формы могут происходить.
Исследование также показало, что внутреннее ядро вращается неравномерно. Оно вращалось быстрее, чем остальная часть планеты до 2010 года, после чего начало замедляться. Это замедление привело к тому, что внутреннее ядро теперь отстает от общего вращения Земли. Ученые смогли установить, когда конкретные точки на ядре проходили под определенными точками на поверхности планеты, проанализировав данные о землетрясениях, происходивших на Южных Сандвичевых островах.
Используя 168 пар землетрясений, ученые заметили, что волны, проходящие через одно и то же место ядра в разное время, показывают небольшие изменения. Это позволяет делать выводы о динамике и структуре внутреннего ядра. Кроме того, изменения в волнах, которые касаются поверхности ядра, проливают свет на его внешний слой.
С момента первых исследований внутреннего ядра в 1990-х годах ученые обсуждают, вращается ли оно или просто испытывает некоторые сдвиги. Брюс Баффет, геолог из Калифорнийского университета в Беркли, подчеркивает, что это различие может показаться незначительным, но оно имеет важные последствия для понимания процессов, создающих магнитное поле Земли. Затвердевание внутреннего ядра играет ключевую роль в движении тепла в жидком внешнем ядре, что, в свою очередь, создает магнитное поле планеты.
Существует множество теорий о том, что может влиять на внутреннее ядро. Некоторые ученые предполагают, что подземные процессы, такие как «вулканы», выделяющие газ, могут оказывать влияние. Однако Видейл считает, что наиболее вероятным объяснением является перемешивание во внешнем ядре, которое вызывает изменения во внутреннем.