Ученые пришли к выводу, что внутреннее ядро Земли изменило направление вращения

Никк Огаса
24 января 2023 г. · 9 минут чтения
Ученые предполагают, что внутреннее ядро Земли приостановилось и начало вращаться в обратном направлении.
Ядро Земли
Внутреннее ядро Земли, вероятно, приостановилось, а затем изменило направление вращения. Это не должно повлиять на нашу повседневную жизнь, но ученые до конца не понимают, что происходит.

У нашей планеты, вероятно, изменились планы. Ученые подозревают, что внутреннее ядро ​​Земли временно приостановило свое вращение относительно мантии планеты. Новость была опубликована 23 января в журнале Nature Geoscience.

Как известно, дифференциальное вращение внутреннего ядра Земли относительно мантии происходит под влиянием геодинамо на динамику ядра и гравитационное взаимодействие ядра и мантии. Это вращение было выведено из временных изменений между повторяющимися сейсмическими волнами, которые должны пройти один и тот же путь через внутреннее ядро.

Все траектории, ранее демонстрирующие значительные временные изменения, за последнее десятилетие практически не изменились. Это глобально последовательная модель предполагает, что вращение внутреннего ядра могло приостановиться. Ученые сравнили этот паттерн с сейсмическими записями дублетов Южных Сандвичевых островов на Аляске 1964 года, и предположили, что это может быть связано с постепенным возвратом внутреннего ядра в рамках примерно семидесятилетнего колебания, с другим поворотным моментом в начале 1970-х годов.

Строение Земли

Эта многолетняя периодичность совпадает с изменениями ряда других геофизических наблюдений, например продолжительности дня и магнитного поля. Наблюдения свидетельствуют о динамических взаимодействиях между слоями Земли, от самых глубоких недр до поверхности.

Изменения подобного рода могут показаться невозможными, но не стоит забывать, что Земля изменчива (SN: 1/13/21). Пройдя сквозь постоянно меняющуюся кору, вы окажетесь в титанической мантии, где на протяжении миллионов лет гигантские массы горных пород текут вязким потоком, периодически поднимаясь вверх для разрушения вышележащей коры (SN: 1/11/17, SN: 3/2/17, SN: 2/4/21). Копнув немного глубже, вы достигнете жидкого внешнего ядра Земли. Циркулирующие потоки расплавленных металлов здесь создают магнитное поле нашей планеты (SN: 9/4/15).

И в центре этого расплава находится вращающийся твердый металлический шар, превышающий диаметр Луны приблизительно на 70%, известный как внутреннее ядро. По словам ученым, это твердое сердце может вращаться внутри жидкого внешнего ядра из-за воздействия магнитного момента внешнего ядра. Они также утверждают, что огромное гравитационное притяжение мантии может привести к неустойчивому торможению вращения внутреннего ядра, вызывая его колебания.

Доказательства колеблющегося вращения внутреннего ядра впервые появились в 1996 году. Геофизик Пол Ричардс из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета в Палисейдсе, штат Нью-Йорк, и его коллега Сонг утверждают, что в течение трех десятилетий сейсмическим волнам от землетрясений требовалось разное количество времени, чтобы пройти твердое сердце Земли.

Ученые заключают, что внутреннее ядро вращается с другой скоростью, нежели мантия и кора, это в свою очередь, вызывает разницу во времени. За сутки наша планета поворачивается примерно на 360 градусов. Согласно их расчетам, внутреннее ядро, в среднем, вращается примерно на 1 градус в год быстрее, чем остальная часть Земли. Однако не все исследователи согласны с этим.

Отталкиваясь от глобальных сейсмических данных 90-х годов, Сонг и геофизик Йи Ян из Пекинского университета проделали один удивительный эксперимент. До 2009 года сейсмические волны, генерируемые повторяющимися землетрясениями, известные как мультиплеты и дублеты, проходили с разной скоростью через внутреннее ядро. Это указывало на то, что волны от повторяющихся землетрясений пересекали разные части внутреннего ядра, а внутреннее ядро вращалось с другой скоростью, чем остальная часть Земли.

В 2009 году разница во времени в пути исчезла. «Это наводило на мысль, что внутреннее ядро перестало вращаться относительно мантии и коры», — говорит Ян. После 2009 года эти различия вернулись, но по словам ученых, волны теперь пересекали части внутреннего ядра, что означало вращение в противоположном направлении.

После этого ученые изучили записи двойных землетрясений на Аляске 1964 года. Они пришли к выводу, что в то время как внутреннее ядро устойчиво вращалось большую часть времени, оно, вероятно, совершило еще один разворот во вращении в начале 1970-х годов. Таким образом, Сонг и Ян подозревают, что внутреннее ядро может колебаться примерно с 70-летней периодичностью, меняя направление каждые 35 лет.

«Поскольку внутреннее ядро гравитационно связано с мантией, а магнитно связано с внешним ядром, эти колебания могут объяснить известные 60-70-летние колебания продолжительности земных дней и поведение магнитного поля планеты», — говорят Ян и Сонг. Однако, необходим дополнительный анализ, чтобы понять какие механизмы несут за это ответственность.

Не все исследователи разделяют эту точку зрения. В 2022 году геофизик Джон Видейл из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе и его коллега сообщили, что сейсмические волны от ядерных испытаний показывают, что внутреннее ядро может менять направление своего вращения, в среднем, каждые три года. Между тем, другие ученые вообще исключают его движение, предполагая что изменения формы поверхности внутреннего ядра объясняют различия во времени прохождения волн.

«В будущем, ученые наверняка смогут договориться между собой и прийти к общему мнению», — говорит Видейл. На данный момент его вовсе не смущает хтонический застой. «Вероятно, это не окажет значительное влияние на нашу жизнь. На данный момент мы до конца не понимаем, что происходит, но это дело времени» — заключает он.

Дополнительная информация:

  1. Многолетняя вариация вращения внутреннего ядра Земли doi: 10.1038/s41561-022-01112-z
  2. Сейсмологическое наблюдение за ядром Земли DOI: 10.1126/sciadv.abm9916
  3. Временное изменение сейсмических фаз внутреннего ядра Земли doi: 10.1029/2019JB017532
  4. Сейсмологические доказательства дифференциального вращения внутреннего ядра Земли doi: 10.1038/382221a0

Читайте также: