Внутрішні, загадкові механізми нашої планети можуть бути набагато складнішими, ніж ми припускали.
Нове детальне дослідження ядра Землі показує, що його обертання не просто змінюється за швидкістю – воно також змінює форму. Це проявляється через незначні варіації в поширенні акустичних хвиль через центр планети.
Це приголомшливе відкриття допоможе краще зрозуміти, як працює ядро, що, своєю чергою, дозволить пояснити інші дивні явища на Землі.
“Виявити процес, який раніше не був задокументований, – це справжнє відкриття”, – розповів геофізик Джон Відейл з Університету Південної Каліфорнії ScienceAlert. “Ми завжди шукаємо нові незвичайні та значущі факти, і це спостереження – абсолютно нове. Наступний крок – переконатися, що ми маємо рацію, та вдосконалити наші моделі”.
Як вчені досліджують ядро Землі
Внутрішнє тверде ядро Землі залишається однією з найбільших загадок геофізики. Воно обертається всередині рідкого зовнішнього ядра та безпосередньо впливає на такі процеси, як тривалість дня та магнітне поле планети.
Оскільки ядро відіграє ключову роль у багатьох геофізичних процесах, вчені прагнуть розкрити його секрети. Але безпосередньо дослідити його неможливо. На щастя, наша планета надає можливість отримувати дані про внутрішню структуру – завдяки землетрусам. Коли відбуваються сейсмічні поштовхи, акустичні хвилі поширюються крізь різні матеріали земної кори, що дозволяє науковцям аналізувати отримані дані через сейсмографічні станції.
На основі таких досліджень ми знаємо, що внутрішнє ядро Землі складається переважно з заліза і нікелю, має діаметр приблизно 2 440 км (трохи більше за Плутон) і, ймовірно, демонструє суперобертання – тобто обертається швидше, ніж сама Земля. Проте дослідження останніх років свідчать, що швидкість цього обертання могла сповільнитися.
Ядро Землі змінює форму
Відейл та його колеги довгий час вивчали внутрішнє ядро, використовуючи дані про землетруси. У 2022 році вони опублікували дослідження, що демонструвало зв’язок між зміною швидкості обертання ядра та періодичною зміною тривалості дня. Подальші дослідження показали, що такого зв’язку немає.
Щоб точніше описати поведінку ядра, вчені проаналізували 168 пар повторюваних землетрусів, які проходили через внутрішню частину планети.
“Кожна пара – це два майже ідентичні землетруси, що дозволяє пов’язати будь-які зміни сейсмічних хвиль із відмінностями у шляху їхнього проходження”, – пояснює Відейл.
Дослідники порівняли дані з періодів, коли ядро займало однакове положення. Це дозволило виключити вплив змін швидкості обертання та зосередитися на відмінностях у сейсмічних хвилях, які торкаються поверхні внутрішнього ядра.
Результати показали, що ці варіації можуть свідчити про зміни форми ядра.
“Важко сказати напевно, але це можуть бути невеликі заглиблення та підняття на кордоні між внутрішнім і зовнішнім ядром через турбулентні потоки зовнішнього ядра”, – зазначає Відейл. “Можливо, зміни відбуваються всередині самого ядра, але це менш ймовірно. Враховуючи, що поверхня внутрішнього ядра знаходиться на межі плавлення, воно може бути досить м’яким”.
Можливими причинами цих змін можуть бути вплив областей високої щільності всередині Землі або конвекційні потоки в зовнішньому ядрі, що спричиняють деформації.
Але головна сенсація в тому, що зміни у внутрішньому ядрі можна пояснити двома факторами – зміною швидкості його обертання та зміною форми. І Відейл із колегами продовжують дослідження.
“Зазвичай, більше даних – це найкращий спосіб підтвердити нові відкриття”, – зазначає вчений. “Якщо ядро продовжить обертатися в тому ж напрямку, що й останні 15 років, скоро воно повернеться у стан, який мало близько 2000 року. І тоді ми, можливо, побачимо ще цікавіші процеси. Наступні кілька років обіцяють бути дуже пізнавальними”.
