Зрештою, ядро - це не просто шматок заліза.
Більше півстоліття наукова спільнота вважала, що внутрішнє ядро Землі є тверда куля зі стиснутого сплаву заліза, оточена рідким зовнішнім ядром. Але нове дослідження, опубліковане 20 вересня у журналі Physics of the Earth and Planetary Interiors, передбачає, що твердість планетарної кулі варіюється від твердого до напівм’якого та рідкого металу.
“Чим більше ми дивимося на це, тим більше розуміємо, що це не нудний шматок заліза”, – сказала Джессіка Ірвінг, сейсмолог із Брістольського університету в Англії, яка не брала участі в дослідженні.
“Ми знаходимо абсолютно новий прихований світ”. У певному сенсі внутрішнє ядро Землі залишається таким же загадковим, як і тоді, коли Жюль Верн опублікував свою фантастичну
“Подорож до центру Землі” в 1864 році. Хоча вчені з 1950-х років знали, що наша планета не порожня, як передбачав Верн, внутрішня частина планети досі не досліджена; величезна спека і тиск просто дуже великі для будь-якого людського або створеного людиною зонда, щоб дістатися туди. “Якщо з нашою планетою не станеться щось жахливе, у нас ніколи не буде прямого спостереження за ядром Землі”, – сказала Ірвінг.
Натомість геофізики покладаються на сейсмічні хвилі, викликані землетрусами. Вимірюючи ці потужні вібрації, вчені можуть відновити картину внутрішнього устрою планети методом, який “нагадує комп’ютерну томографію людини”, – пояснює Ірвінг.
Ці хвилі бувають двох основних видів: прямолінійні хвилі стискування та хвилеподібні поперечні хвилі. Кожна хвиля може прискорюватися, уповільнюватися або відбиватися від різних середовищ під час руху по землі.
Для Ретта Батлера, геофізика з Гавайського інституту геофізики та планетології, нове дослідження почалося з питання розбіжності чисел. Батлер спостерігав за тим, як сейсмічні хвилі, створювані сильними землетрусами в п’яти різних місцях, проходять через ядро Землі на протилежний бік земної кулі. Але щось було не так – поперечні хвилі землетрусів, які мали пройти через тверду металеву кулю, натомість відхилялися у певних областях.
Цифри здивували Батлера. Він знав, що математика сейсмічних хвиль вірна, що могло означати лише одне: вчені помилилися у структурі. “Коли ви займаєтеся цією справою, ви повинні зіставляти дані”, – сказав він.
Отже, Батлер і його співавтор переглянули своє базове припущення, що внутрішнє ядро Землі було твердим протягом усього. Вони виявили, що спостерігаються ними хвилі працюють, якщо ядро не є твердою кулею, а має кишені з рідкого та “м’якого” напівтвердого заліза біля його поверхні. За словами Батлера, особливо разючим був діапазон консистенції заліза.
“Ми бачили докази того, що він не тільки не скрізь м’який, а й справді жорсткий у деяких місцях”, – сказав він. “У нього є тверді поверхні прямо проти розплавленого або пухкого заліза. Отже, ми бачимо багато деталей усередині внутрішнього ядра, яких не бачили раніше“.
Це дослідження потенційно може революціонізувати наше розуміння магнітного поля Землі. Згідно з дослідженням, опублікованим у 2019 році в журналі Science Advances, у той час, як закручене рідке зовнішнє ядро керує магнітним полем нашої планети, внутрішнє ядро допомагає його змінювати.
Згідно з дослідженням NASA, інші планети, такі як Марс, мають рідкий центр, але відсутній як внутрішнє ядро, так і магнітне поле. Таким чином, Батлер та Ірвінг вважають, що глибше розуміння внутрішнього ядра допоможе вченим зрозуміти взаємозв’язок між внутрішнім простором планети та її магнітною активністю.