Новое исследование предполагает, что поверхность внутреннего ядра Земли может изменять свою форму.
Исследование, опубликованное 10 февраля в журнале Nature, изучило сейсмические волны, которые проходят вдоль границы внутреннего ядра, находящегося на глубине 3200 миль (5150 километров). Оно показало, что даже когда ядро возвращалось в ранее наблюдаемое положение, часто наблюдались небольшие различия.
Эти различия указывают на то, что поверхность внутреннего ядра, хотя и твердая, может быть довольно изменчивой в короткие периоды времени.
"Наиболее вероятно, что течение во внешнем ядре слегка перемешивает внешний слой внутреннего ядра и изменяет его топографию", — сказал Джон Видале, руководитель исследования и сейсмолог из Университета Южной Калифорнии Дорнсайф.
Внешнее ядро состоит из расплавленного металла — в основном железа и никеля. Оно окружает твердое внутреннее ядро, которое также состоит преимущественно из железа и никеля. Каждый год небольшая часть жидкого внешнего ядра кристаллизуется и добавляется к твердому внутреннему ядру, которое растет со скоростью около миллиметра в год.
Однако на границе между внешним и внутренним ядром внутреннее ядро находится прямо на точке плавления. Оно твердое, но не жесткое. Это может объяснять, почему в новом исследовании оно, кажется, слегка "перетекает", хотя точные размеры изменения формы определить сложно, сообщил Видале Live Science.
"Мы предполагаем, что движение может быть порядка сотен метров, возможно, километра или двух", — сказал он, — "и мы не знаем, насколько широко оно распространяется. Это может быть сотни километров в поперечнике".
В более раннем исследовании, соавтором которого был Видале, он и его коллеги обнаружили, что внутреннее ядро вращается не с постоянной скоростью. Оно вращалось быстрее, чем остальная часть планеты, до примерно 2010 года, когда начало замедляться. Теперь оно отстает от вращения остальной части Земли.
Из этого исследования ученые смогли определить, когда одна и та же точка ядра проходила под одной и той же точкой на поверхности Земли в период с 1991 по 2023 год. Для измерения ядра они использовали пары землетрясений, которые произошли в одном и том же месте на Южных Сандвичевых островах в Южной Атлантике, и генерировали волны, проходящие через ядро, прежде чем быть зафиксированными приемниками в Южной и Северной Америке.
Используя 168 пар таких землетрясений, исследователи обнаружили небольшие изменения в волнах, проходящих через одну и ту же точку ядра в разное время, когда эти волны проникали вглубь ядра. Однако они заметили изменения в тех же точках в волнах, которые лишь слегка касались поверхности ядра, что позволило изучить его внешний слой.
Исследования внутреннего ядра Земли
С тех пор как первые исследования внутреннего ядра в 1990-х годах обнаружили признаки движения, ведутся споры о том, вращается ли внутреннее ядро или просто испытывает некоторые смещения на своей границе, сказал Брюс Баффет, геофизик из Калифорнийского университета в Беркли, который не участвовал в работе. "Возможно, все немного правы", — сказал Баффет Live Science.
Различие может казаться в основном академическим, отметил Баффет, но затвердевание внутреннего ядра является основным двигателем теплового движения в жидком внешнем ядре, которое создает магнитное поле планеты. Никто не знает, когда внутреннее ядро начало затвердевать или как магнитное поле могло работать до этого затвердевания. "Надежда заключается в том, что мы сможем использовать текстуру внутреннего ядра, его структуру и динамику, чтобы сказать что-то об истории динамики самой глубокой части планеты", — сказал Баффет.
Существует множество возможных причин, которые могут вызывать возмущения во внутреннем ядре. Эти идеи включают "вулканы", выделяющие газы, и подземные оползни, сказал Видале. Но наиболее вероятной причиной, по его мнению, является то, что движение внешнего ядра вызывает возмущения во внутреннем ядре.
"Интересно то, что поверхность внутреннего ядра динамична", — сказал Видале. "Кажется, она реагирует на изменяющиеся силы, вызванные вращением, и, вероятно, поднимается и опускается на заметную величину".
Эта интерпретация правдоподобна, сказал И Ян, геофизик из Нанкинского университета, который был соавтором первой работы, обнаружившей изменения в вращении ядра. Однако, Ян сообщил Live Science, данные все еще ограничены лишь небольшой частью внешнего слоя внешнего ядра.
"Нам нужно продолжать накапливать данные и продолжать искать поведение внутреннего ядра", — сказал Сяодун Сонг, геофизик из Пекинского университета, который был соавтором более ранней работы с Яном, в интервью Live Science. "Я не удивлюсь будущим сюрпризам относительно поведения внутреннего ядра по мере продолжения исследований".
