Дълбоко във вътрешността на Земята има солидна метална топка, която се върти независимо от планетата. Това вътрешно ядро ​​интригува изследователите от откриването му от датския сеизмолог Инге Леман през 1936 г.

Въпросът как се движи то - скоростта му и посоката на въртене, са в центъра на десетилетен дебат. Все повече доказателства сочат, че въртенето на ядрото се е променило драматично през последните години, но учените не са единодушни относно това какво точно се случва - както и какво означава.

Част от проблема е, че е невъзможно да се наблюдава или да се вземат проби директно от дълбоката вътрешност на Земята. Сеизмолозите събират информация за движението на вътрешното ядро, като проучват вълните, причинени от големи земетресения в тази област.

Вариациите между вълни с подобна сила, преминали през ядрото по различно време, позволяват на учените да измерят промените в позицията му ​​и да изчислят въртенето му.

„Диференциалното въртене на вътрешното ядро ​​е определено за феномен през 70-те и 80-те години на миналия век, но едва през 90-те години са публикувани сеизмологични доказателства“, казва д-р Лорън Вашек, старши преподавател по физически науки в James Cook University в Австралия.

Но изследователите спорят как да тълкуват тези открития, „главно поради предизвикателството да се правят подробни наблюдения на вътрешното ядро поради неговата отдалеченост и ограничените налични данни“, допълва Вашек.

В резултат на това „проучванията, направени през следващите години и десетилетия, не са в консенсус относно скоростта на въртене, а също и нейната посока по отношение на мантията“, добави тя. Някои анализи дори предполагат, че ядрото изобщо не се върти.

Един обещаващ модел, предложен през 2023 г., описва вътрешно ядро, което в миналото се е въртяло по-бързо от самата Земя, но сега се върти по-бавно. За известно време въртенето му съответства на това на Земята. След това то се забавя още повече, докато започва да се движи назад спрямо слоевете течност около него.

По това време експерти предупредиха, че са необходими повече данни, за да се подкрепи това заключение, а сега друг екип от учени предоставя убедителни нови доказателства за тази хипотеза.

Изследване, публикувано на 12 юни в списание Nature, не само потвърждава забавянето на ядрото, но и подкрепя предложението от 2023 г., че то е част от десетилетен модел на забавяне и ускоряване.

Новите открития също така потвърждават, че промените в скоростта на въртене следват 70-годишен цикъл, казва съавторът на изследването д-р Джон Видал, професор по науки за земята в USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences.

„Спорим в продължение на 20 години и мисля, че приключихме дебата за това дали вътрешното ядро ​​се движи и какъв е моделът му през последните няколко десетилетия.“

Но не всички са убедени, че въпросът е решен и как забавянето на вътрешното ядро ​​може да повлияе на нашата планета все още е отворен въпрос - въпреки че някои експерти казват, че магнитното поле на Земята може да влезе в действие.

Магнитно привличане

Заровено на около 5180 километра дълбоко в Земята, вътрешното ядро ​​от твърд метал е заобиколено от външно ​​от течен метал. Вътрешното ядро ​​е направено предимно от желязо и никел и се оценява като горещо колкото повърхността на Слънцето - около 5400 градуса по Целзий.

Магнитното поле на Земята „дърпа“ тази твърда топка от горещ метал, карайки я да се върти. В същото време, гравитацията и потоците на външното ядро ​​и мантията се плъзгат в ядрото. В продължение на много десетилетия тези сили причиняват вариации в скоростта на въртене, казва Видал.

Движението на богатата на метал течност във външното ядро ​​генерира електрически токове, които захранват магнитното поле на Земята, предпазващо нашата планета от смъртоносната слънчева радиация.

Въпреки че прякото влияние на вътрешното ядро ​​върху магнитното поле е неизвестно, учените посочиха през 2023 г., че по-бавно въртящо се ядро ​​може потенциално да му повлияе и също така частично да съкрати продължителността на деня.

Когато учените се опитват да „видят“ целия път на планетата, те обикновено проследяват два вида сеизмични вълни: P и S вълни. P вълните се движат през всички видове материя, а S вълните се движат само през твърди вещества или изключително вискозни течности, според Геоложкия институт на САЩ.

Сеизмолозите отбелязват през 1880-те години, че S вълните, генерирани от земетресения, не преминават през цялата Земя и затова заключават, че ядрото й е разтопено.

Но някои P вълни, след като преминават през него, се появяват на неочаквани места - "зона на сянка", както я нарича Леман - създавайки аномалии, невъзможни за обяснение.

Леман е първият, който предполага, че своенравните P вълни може да си взаимодействат с твърдо вътрешно ядро ​​в течното външно ядро, въз основа на данни от масивно земетресение в Нова Зеландия през 1929 г.

Чрез проследяване на сеизмични вълни от земетресения, преминали през вътрешното ядро ​​на Земята по подобни пътища от 1964 г. насам, авторите на изследването от 2023 г. установяват, че въртенето следва 70-годишен цикъл.

До 70-те години вътрешното ядро ​​се върти малко по-бързо от планетата. Забавя се около 2008 г. и от 2008 г. до 2023 г. започва да се движи леко в обратна посока спрямо мантията.

Бъдещо въртане на ядрото

За целите на новото изследване Видал и неговите съавтори наблюдават сеизмични вълни, причинени от земетресения на едни и същи места по различно време. Те откриват 121 примера за подобни трусове, настъпили между 1991 г. и 2023 г. в Южните Сандвичеви острови - архипелаг от вулканични острови в Атлантическия океан на изток от най-южния край на Южна Америка.

Изследователите също така разглеждат ударни вълни, проникващи в ядрото от съветски ядрени опити, проведени между 1971 и 1974 г.

Когато ядрото се завърти, казва Видал, това се отразява на времето на удряне на вълната. Сравняването на времето на сеизмичните сигнали, когато те докосват ядрото, разкрива промени във въртенето му с течение на времето, потвърждавайки 70-годишния цикъл. Според изчисленията на изследователите, ядрото е почти готово да започне да ускорява отново.

В сравнение с други сеизмографски изследвания на ядрото, които измерват отделни земетресения, докато преминават през него - независимо кога се случват - използването само на двойки земетресения намалява количеството използваеми данни, "правейки метода по-предизвикателен", казва Вашек.

Това обаче позволява на учените да измерват промените във въртенето на ядрото с по-голяма точност, според учения. Ако моделът на неговия екип е правилен, ядрото ще започне да се ускорява отново след около пет до десет години.

Сеизмографите също така разкриват, че по време на своя 70-годишен цикъл въртенето на ядрото се забавя и ускорява с различни темпове, „което ще се нуждае от обяснение“, казва Видал. Една от възможностите е металното вътрешно ядро ​​да не е толкова здраво, колкото се очаква. Ако се деформира, докато се върти, това може да повлияе на симетрията на скоростта на въртене, допълва той.

Изчисленията на екипа също така предполагат, че ядрото има различни скорости на въртене за движение напред и назад, което добавя „интересен принос към дискурса“, според Вашек.

Но дълбочината и недостъпността на вътрешното ядро ​​означава, че несигурността остава. Що се отнася до това дали дебатът за ротацията на ядрото наистина е приключил или не, „имаме нужда от повече данни и подобрени интердисциплинарни инструменти, за да проучим това допълнително“, казва Вашек.

Потенциал

Промените във въртенето на сърцевината на планетата - въпреки че могат да бъдат проследени и измерени - са почти незабележими за хората на повърхността на Земята, казва Видал. Когато ядрото се върти по-бавно, мантията се ускорява.

Това изместване кара планетата да се върти по-бързо и продължителността на деня се скъсява. Но такива ротационни смени се отразяват само на хилядни от секундата върху продължителността на деня.

Учените изучават вътрешното ядро, за да открият как се е образувала дълбоката вътрешност на Земята. Мистериозният регион, в който течното външно ​​обгръща твърдото вътрешно ядро, е особено интересен, добавя Видал.

Като място, на което се срещат течност и твърдо вещество, тази граница е „изпълнена с потенциал за активност“, както и границата между ядрото и мантията и границата между мантията и кората.

„Може да имаме вулкани на вътрешната граница на ядрото, например, където твърдо и течно вещество се срещат и се движат“, казва ученият.

Тъй като въртенето на вътрешното ​​влияе върху движението на външното ядро, се смята, че въртенето на вътрешното ядро ​​спомага за захранването на магнитното поле на Земята, въпреки че са необходими повече изследвания, за да се разкрие точната му роля. И има още много да се научи за цялостната структура на вътрешното ядро, казва Вашек.

Новините на Darik Business Review във Facebook , Instagram , LinkedIn и Twitter !