Виявлено, що внутрішнє ядро Землі не є гладкою сферою, а має текстурну структуру

Уявляючи собі серце Землі, ми можемо уявити собі пінбол, що обертається під шарами липких ірисок і карамелі.

Але виявляється, що тверде внутрішнє ядро нашої планети не є ані гладким, ані рівним. За словами дослідників, які проаналізували тисячі землетрусів, що відскакують від металевого центру Землі, воно більше схоже на “гобелен з тканини”.

Вимірюючи це зворотне розсіювання за допомогою всесвітньої мережі датчиків, дослідники кажуть, що їхні результати дають “свіжий погляд” на те, як внутрішнє ядро Землі росло і застигало з плином часу. Їхня робота також показує, що пульсації в “тканині” внутрішнього ядра стають більш вираженими, чим глибше вглиб сейсмічні хвилі проникають у внутрішнє ядро Землі.

Вчені давно підозрювали, що внутрішнє ядро Землі має шари з кристалами заліза, які створюють зерна, подібні до тих, що можна побачити в деревині, коли залізо застигає на більшій глибині.

Але невеликі відмінності в сейсмічних хвилях, що поширюються на 2900 кілометрів (приблизно 1800 миль) до внутрішнього ядра і назад, не можуть бути виміряні жодним інструментом.

Для цього дослідження геолог з Корнельського університету Гуаннінг Панг (Guanning Pang) та його колеги використовували сейсмічні дані з глобальної мережі з 20 масивів сейсмометрів, які призначені для виявлення крихітних сигналів від підземних ядерних вибухів.

Попередні спроби картографування внутрішнього ядра, опубліковані Пангом та іншими сейсмологами, розглядали лише дані з одного сейсмічного масиву, або ділянки внутрішнього ядра.

“Вперше ми підтвердили, що такого роду неоднорідність є скрізь у внутрішньому ядрі”, – говорить Панг, який завершив роботу в рамках своєї докторської дисертації в Університеті штату Юта.

Під неоднорідністю Панг має на увазі, що внутрішнє ядро Землі не є однорідною масою, а пронизане текстурою, яка слугує свідченням того, як воно сформувалося – і може розвиватися під впливом постійних геодинамічних сил і крутних моментів.

Команда проаналізувала сейсмічні дані приблизно 2 455 землетрусів, які були достатньо сильними, щоб відбитися від внутрішнього ядра Землі і повернутися на поверхню з помітними змінами у своїх хвилях.

“Цей сигнал, який повертається з внутрішнього ядра, дуже крихітний. Його розмір становить близько нанометра, – пояснює сейсмолог і автор дослідження Кіт Копер з Університету штату Юта. “Тому ці крихітні відлуння і віддзеркалення дуже важко побачити в сейсмічних даних.

На основі цих даних Копер, Панг та їхні колеги склали тривимірну карту, яка відображає відносну силу сейсмічних хвиль, що розсіюються внутрішнім ядром Землі, виявляючи хвилястість і зморшки менше 10 кілометрів в поперечнику.

Ці нерівності стають більш вираженими в напрямку до центру, сейсмічні хвилі розсіюються далі, коли вони проходять на 500-800 кілометрів нижче межі між внутрішнім і зовнішнім ядрами Землі.

Ця структура свідчить про те, що внутрішнє ядро Землі пройшло через період швидкого зростання, а потім повільно почало тверднути, перетворившись на тверду грудку переважно заліза, якою ми її знаємо сьогодні.

Деяка кількість рідкого заліза могла опинитися в пастці на найбільших глибинах і “згодом замерзнути”, – пишуть дослідники у своїй опублікованій статті, – “що, ймовірно, призвело до появи чіткої текстури порівняно з верхньою частиною внутрішнього ядра”.

Хоча ми можемо краще оцінити складний внутрішній ландшафт, що випадає глибоко під нашими ногами, для таких геологів, як Панг і Копер, ця робота ще не завершена.

“Продовження сейсмічного картування тканини внутрішнього ядра є важливим, оскільки ця тканина фіксує історію та еволюцію ядра Землі, що, в свою чергу, впливає на історію та еволюцію магнітного поля Землі, конвекцію в рідкому зовнішньому ядрі та теплові потоки в основі мантії”, – зазначають дослідники.

Розуміння цих речей і продовження моніторингу землетрусів, що проникають в ядро, може також допомогти нам передбачити, коли внутрішнє ядро Землі наступного разу припинить обертатися.