Внутреннее ядро Земли, считают ученые, представляет собой сферу радиусом более 1200 км, состоящую в основном из железа, которая находится в центре нашей планеты, на глубине более 5000 км от ее поверхности. Новое исследование, основанное на десятилетиях сейсмических записей, предполагает, что внутреннее ядро замедлилось в 2009 году. Более того, он, возможно, начал вращаться в противоположном направлении, чем раньше.
Принято считать, что ядро Земли представляет собой шар радиусом почти 3500 км. Он состоит в основном из сплавов никеля и железа, но может содержать примеси серы, кремния или калия. Исследователи выделяют три структуры, входящие в состав ядра Земли: жидкое внешнее ядро, внутреннее ядро и переходную зону между ними — разрыв Лемана. Внутреннее ядро Земли свободно вращается, окруженное морем расплавленного железа, внешним ядром. Конвекционные токи в земном ядре создают геодинамо, благодаря которому наша планета окружена и защищена магнитным полем. Над ядром находится земная мантия, и только поверх нее находится кора нашей планеты, на которой мы живем.
Пока нам не удается пробить даже мантию Земли, толщина которой составляет около 40 км. Рекорд глубины бурения установлен в России, где пробурена Кольская скважина глубиной более 12 км. Более глубокое бурение кажется невозможным из-за высокой температуры и давления, которые могут разрушить стены. Именно поэтому записи сейсмических волн используются для изучения нашей планеты. Путь и скорость их распространения могут многое рассказать о составе и скорости вращения ядра Земли.
Новое исследование предполагает, что ядро значительно замедлилось десять лет назад и теперь может вращаться в направлении, противоположном поверхности планеты. Такое замедление может затронуть всю Землю и сделать дни короче, но менее чем на секунду. Это явление также может повлиять на уровень моря и изменение климата, указывают авторы публикации, появившейся в журнале Nature Geoscience ( DOI: 10.1038/s41561-022-01112-z ).
Вращение замедляется
Авторы исследования И Ян и Сяодун Сун из Института геофизики Пекинского университета стремились лучше понять поведение внутреннего ядра Земли. Для этого они изучили сейсмические записи более 200 землетрясений, произошедших на Южных Сандвичевых островах с 1960-х годов.
Анализ ударов показал, что в 2009 году внутреннее ядро Земли замедлило свое вращение. С тех пор его вращение достаточно медленное по сравнению с земной корой. Ученые также заметили, что внутреннее ядро, по-видимому, вращается на запад, то есть в направлении, противоположном остальной части Земли.
Подобное замедление наблюдалось еще в 1970-х годах, Сонг считает, что это может указывать на существование цикла колебаний внутреннего ядра, который длится около 70 лет, при этом ядро вращается в одном направлении в течение первых 35 лет, затем замедляется, останавливается, и начиная снова повернуть в другую сторону. Однако для подтверждения этой гипотезы необходимы дальнейшие исследования.
Результаты могут помочь пролить больше света на многие загадки о недрах Земли, в том числе о том, какую роль играет внутреннее ядро в поддержании магнитного поля планеты и как оно влияет на скорость вращения всей планеты и, следовательно, на продолжительность дня.
Исследование внутреннего ядра Земли
Жидкое внешнее ядро по существу отделяет внутреннее ядро от остальной части планеты, позволяя внутреннему ядру вращаться в своем собственном темпе. В 1996 году группа ученых, включая Сонга, сообщила, что в течение трех десятилетий они анализировали землетрясения, которые произошли в одном и том же регионе и энергия которых была обнаружена одной и той же станцией мониторинга. Исследователи обнаружили, что с 1960-х годов время прохождения сейсмических волн от этих землетрясений изменилось. По мнению исследователей, это означало, что внутреннее ядро вращается быстрее, чем мантия планеты.
В прошлом году Джон Видейл и Вей Ван из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе, используя данные о сейсмических волнах, генерируемых испытательными ядерными взрывами в США в 1969 и 1971 годах, сообщили, что в те годы внутреннее ядро Земли вращалось медленнее, чем ядро Земли. мантия. По их словам, она только ускорилась после 1971 года.
В новом анализе Ян и Сун говорят, что внутреннее ядро почти перестало вращаться относительно мантии. Исследователи изучали землетрясения в основном с 1995 по 2021 год и обнаружили, что вращение внутреннего ядра почти остановилось примерно в 2009 году. По словам Ян и Сун, это событие также, по-видимому, связано с обратным вращением. По их расчетам, небольшого дисбаланса электромагнитных и гравитационных сил было бы достаточно, чтобы замедлить, а затем обратить вспять вращение внутреннего ядра.