Возможно ли, что внутри нашей Земли существует ещё одна планета? Ученые воспользовались сейсмическими данными и обнаружили, что ядро Земли имеет разнообразные структуры. Эти данные были накоплены за последние 27 лет с помощью сейсмометрической сети, созданной для обеспечения выполнения Договора о прекращении ядерных испытаний. Без ядра нашей планеты не существовало бы защитного магнитного поля, и условия для жизни были бы совершенно иными. На протяжении многих лет ученых интересовал вопрос о природе этого внутреннего ядра. Они стремились понять, как оно сформировалось и изменилось ли со временем. Исходя из этих вопросов, группа исследователей под руководством Университета Юты при поддержке Национального научного фонда США приняла решение более детально исследовать этот аспект.
Используя специализированные инструменты, они начали воспринимать, регистрировать и анализировать сейсмические волны землетрясений с целью поиска ответов на то, что находится в глубинах нашей планеты. На протяжении долгого времени многие представляли себе, что ядро подобно однородной твердой сфере. Однако недавние исследования геолога Гуаннинга Панга и его коллектива из Корнельского университета представили аналогию ядра с гигантскими фрагментами различных текстур и форм, отказываясь от концепции идеальной металлической сферы внутри нашей планеты.
Публикация последних исследований Панга в научном журнале "Nature" указывает на неоднородность ядра. Кейт Копер, который сыграл существенную роль в этом исследовании от имени Университета Юты, отмечает, что одной из главных задач было более детальное изучение этого ядра. Он аналогично сравнил этот подход с процессом создания изображения чего-то глубокого и утаенного. "Это сложная задача, но мы продвигаемся вперед", - отметил Копер в интервью журналистам.
После введения запрета на ядерные испытания, Организация Объединенных Наций в 1996 году учредила специальную систему. Эта система объединяет инструменты по всему миру, позволяя выявлять наличие ядерных взрывов. Однако эти устройства также реагируют на другие звуки и движения. Ключевым компонентом этой системы является Международная система мониторинга (МСМ), состоящая из четырех передовых систем обнаружения взрывов, установленных в различных уголках планеты. Ее задачей является обеспечение соблюдения мирового запрета на ядерные испытания, но она также поставляет богатый объем данных, которые ученые могут использовать для более глубокого исследования процессов внутри Земли, в океанах и атмосфере.
Эти данные МСМ сыграли важную роль в проведении исследований, которые озарили понимание явлений, таких как метеорные взрывы, обнаружение колонии карликовых синих китов, прогнозирование погоды и раскрывание механизмов формирования айсбергов. В то время как поверхность Земли была детально изучена и описана, внутренние слои представляют гораздо более сложную задачу для исследования из-за отсутствия прямого доступа к ним. Одним из наилучших инструментов для исследования этой тайной области являются сейсмические волны землетрясений. Они распространяются от тонкой коры планеты, проникают сквозь каменистый мантий и доходят до металлического ядра, предоставляя ученым ценные сведения.
В последние годы научная группа под руководством Копера в лаборатории провела глубокий анализ сейсмических данных, направленный на изучение взаимодействия с внутренним ядром Земли. В предшествующем исследовании, проведенном Пангом, были выявлены колебания между вращением планеты и движением внутреннего ядра Земли, которые могли привести к изменению продолжительности светового дня в период с 2001 по 2003 годы.
Состоящее главным образом из железа, с небольшой примесью никеля и других элементов, ядро Земли имеет диаметр приблизительно 7000 километров. Внешний слой ядра остается в жидком состоянии и обволакивает твёрдое внутреннее ядро. Профессор геологии Копер, руководящий сейсмографическими исследованиями, заметил, что это схоже с планетой внутри планеты — структурой, обладающей собственным вращением и разделенной от окружающего её огромного океана расплавленного железа.
По его словам, защитное магнитное поле Земли формируется благодаря конвекции во внешнем жидком ядре, которое простирается на 2260 километров над твёрдым ядром. Расплавленный металл поднимается над твёрдым внутренним ядром, остывает при приближении к каменистой мантии Земли и спускается обратно. Этот циркуляционный процесс порождает электронные потоки, образующие защитные магнитные оболочки вокруг планеты.
Отсутствие твердого ядра внутри Земли привело бы к значительному ослаблению её защитного магнитного поля. Поверхность планеты стала бы уязвимой перед радиацией и солнечными ветрами, которые разрушали бы атмосферу и делали бы окружающую среду неподходящей для жизни. В новом научном исследовании ученая группа под руководством Копера провела анализ сейсмических данных, собранных с 20 сейсмометрических систем, размещенных в разных точках мира, включая две на территории Антарктиды.
Эти приборы устанавливаются в скважины, проникшие глубоко до 10 метров в гранитные образования. Они располагаются в сети для совместной обработки полученных сигналов, аналогичной работе спутниковых антенн. Специалист Панг осуществил анализ сейсмических волн, вызванных 2455 землетрясениями, магнитуда которых превышала 5,7. Эти волны, взаимодействуя с внутренним ядром, помогли создать карту внутренней структуры этой области.
Первоначально, до открытия датским сейсмологом Инге Леманн в 1936 году, внутренний слой Земли считали жидким. Это представление обусловлено его высокой температурой, почти 5537 градусов по Цельсию, сравнимой с поверхностью Солнца. Однако, сейчас известно, что внутреннее ядро подверглось процессу "зарождения" или затвердевания под сильным центростремительным давлением. Точное время начала этого процесса остается загадкой, однако анализ сейсмических данных указывает на рассеяние волн внутри активной зоны.
Панг объясняет, что главное заключение исследования связано с тем, что неоднородность ядра усиливается с углублением. Продвигаясь к центру Земли, эта неоднородность проявляется более интенсивно. Копер добавляет: "Мы считаем, что эта структура связана с тем, насколько быстро развивалось внутреннее ядро. В прошлом оно росло очень быстро, затем достигло равновесия и продолжило расти гораздо медленнее. Возможно, не весь состав ядра приобрел твёрдую форму, и некоторая жидкость осталась внутри". А вы что думаете?
