Земното ядро се е забавило толкова много, че се движи назад

Дълбоко в земните недра се намира твърдо метално кълбо, което се върти независимо от въртящата се планета, подобно на топ, който се върти в по-голям топ, обвит в мистерия.

(Във видеото може да научите повече за: Земята е плоска?)Това вътрешно ядро интригува изследователите още от откриването му от датския сеизмолог Инге Леман през 1936 г., а начинът, по който се движи – скоростта и посоката на въртене – е в центъра на дебати, продължаващи вече десетилетия. Все повече доказателства сочат, че въртенето на ядрото се е променило драстично през последните години, но учените остават разделени по въпроса какво точно се случва – и какво означава това.

Част от проблемите се дължат на факта, че дълбоката вътрешност на Земята не може да се наблюдава или да се вземат проби директно. Сеизмолозите са получили информация за движението на вътрешното ядро, като са изследвали поведението на вълните от големи земетресения, които засягат тази област. Вариациите между вълни със сходна сила, преминали през ядрото по различно време, позволиха на учените да измерят промените в положението на вътрешното ядро и да изчислят неговото въртене.

„Диференциалното въртене на вътрешното ядро беше предложено като феномен през 70-те и 80-те години на миналия век, но едва през 90-те години бяха публикувани сеизмологични доказателства“, казва д-р Лорън Уашек, старши преподавател по физически науки в университета „Джеймс Кук“ в Австралия.

Изследователите обаче спорят как да интерпретират тези открития, „най-вече поради предизвикателството да се направят подробни наблюдения на вътрешното ядро поради неговата отдалеченост и ограничените налични данни“, казва Уазек. В резултат на това „изследванията, които последваха през следващите години и десетилетия, се разминават по отношение на скоростта на въртене, а също и по отношение на посоката му спрямо мантията“. Някои анализи дори предлагат ядрото изобщо да 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, съобщават учените, въртенето на ядрото е съвпадало с въртенето на Земята. След това то се забавя още повече, докато ядрото се движи назад спрямо флуидните слоеве около него.

Тогава някои експерти предупредиха, че са необходими повече данни, за да се подкрепи това заключение, а сега друг екип от учени представи убедителни нови доказателства за тази хипотеза за скоростта на въртене на вътрешното ядро. Изследванията, публикувани на 12 юни в списание Nature, не само потвърждават забавянето на ядрото, но и подкрепят предложението от 2023 г., че това забавяне на ядрото е част от продължил десетилетия 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 Видейл, професор по науки за Земята в Дорнсайфския колеж по литература, изкуства и науки към Университета на Южна Калифорния.

„Спорим за това от 20 години и мисля, че това го заковава. Мисля, че сложихме край на дебата за това дали вътрешното ядро се движи и какъв е неговият модел през последните няколко десетилетия“, казва Видейл.

Но не всички са убедени, че въпросът е решен, и как забавянето на вътрешното ядро може да се отрази на нашата планета, все още е отворен въпрос – въпреки че някои експерти казват, че магнитното поле на Земята може да се намеси.

Магнитно привличане

Погребано на дълбочина от около 3220 мили (5180 км) в Земята, вътрешното ядро от твърд метал е заобиколено от външно ядро от течен метал. Вътрешното ядро е изградено предимно от желязо и никел и се смята, че е горещо колкото повърхността на Слънцето – около 9800 градуса по Фаренхайт (5400 градуса по Целзий).

„Магнитното поле на Земята дърпа тази плътна топка от горещ метал, като я кара да се върти. В същото време гравитацията и потокът на течното външно ядро и мантията привличат ядрото. В продължение на много десетилетия тласъкът и привличането на тези сили предизвикват промени в скоростта на въртене на ядрото“, казва Видале.

Смученето на богата на метали течност във външното ядро генерира електрически токове, които захранват магнитното поле на Земята, което предпазва планетата ни от смъртоносната слънчева радиация. Въпреки че прякото влияние на вътрешното ядро върху магнитното поле не е известно, учените вече бяха съобщили през 2023 г., че по-бавно въртящото се ядро може потенциално да му повлияе, а също и да съкрати с частица дължината на деня.

Когато учените се опитват да „видят“ цялата планета, те обикновено проследяват два вида сеизмични вълни: вълни под налягане (Р-вълни) и вълни на срязване (S-вълни). По данни на Геологическата служба на САЩ P-вълните преминават през всички видове материя, а S-вълните – само през твърди тела или изключително вискозни течности.

През 80-те години на ХХ в. сеизмолозите забелязват, че S вълните, генерирани от земетресения, не преминават през целия път през Земята, и затова стигат до заключението, че земното ядро е разтопено. Но някои Р вълни, след като преминат през земното ядро, се появяват на неочаквани места – „зона на сянката“, както я нарича Леман – създавайки аномалии, които е невъзможно да бъдат обяснени. Леман пръв изказва предположението, че отклоняващите се Р-вълни могат да взаимодействат с твърдо вътрешно ядро в течното външно ядро, въз основа на данни от мощно земетресение в Нова Зеландия през 1929 г.

Бъдещо въртене на ядрото

За целите на новото изследване Видале и неговите съавтори наблюдават сеизмични вълни, предизвикани от земетресения на едни и същи места по различно време. Те откриват 121 примера за такива земетресения, случили се между 1991 и 2023 г. на Южните Сандвичеви острови – архипелаг от вулканични острови в Атлантическия океан на изток от най-южния край на Южна Америка. Изследователите разглеждат и проникващите в ядрото ударни вълни от съветски ядрени опити, проведени между 1971 и 1974 г.

Когато ядрото се завърти, казва Видале, това влияе на времето на пристигане на вълната. Сравняването на времето на сеизмичните сигнали при допира им до ядрото разкрива промени във въртенето на ядрото с течение на времето, което потвърждава 70-годишния цикъл на въртене. Според изчисленията на изследователите ядрото е почти готово да започне да се ускорява отново.

В сравнение с други сеизмографски изследвания на ядрото, при които се измерват отделни земетресения при преминаването им през ядрото – независимо от времето на възникването им – използването само на двойки земетресения намалява количеството на използваемите данни, „което прави метода по-труден“, казва Васек.

Според Видале обаче по този начин учените са успели да измерят с по-голяма точност промените във въртенето на ядрото. Ако моделът на екипа му е верен, въртенето на ядрото ще започне отново да се ускорява след около пет до десет години.

Сеизмографите разкриха също, че по време на 70-годишния си цикъл въртенето на ядрото се забавя и ускорява с различна скорост, „което ще се нуждае от обяснение“, каза Видале. Една от възможностите е металното вътрешно ядро да не е толкова твърдо, колкото се очаква. Ако то се деформира при въртенето си, това би могло да повлияе на симетрията на скоростта на въртене, каза 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“, каза Васек.

Но дълбочината и недостъпността на вътрешното ядро означават, че несигурността остава, добави тя. Що се отнася до това дали дебатът за въртенето на ядрото наистина е приключил, „трябват ни повече данни и подобрени интердисциплинарни инструменти, за да продължим да го изследваме“, каза Васек.

Изпълнен с потенциал

Промените във въртенето на ядрото – въпреки че могат да бъдат проследени и измерени – са почти незабележими за хората на повърхността на Земята, казва Видале. Когато ядрото се върти по-бавно, мантията се ускорява. Тази промяна кара Земята да се върти по-бързо и денят се скъсява. Но тези промени в ротацията се изразяват само в хилядни от секундата в продължителността на деня, каза той.

„Що се отнася до този ефект през живота на човека. Не мога да си представя, че има голямо значение“, каза той.

Учените изучават вътрешното ядро, за да разберат как се е формирала дълбоката вътрешност на Земята и как активността се свързва във всички подповърхностни слоеве на планетата. Мистериозната област, в която течното външно ядро обгръща твърдото вътрешно ядро, е особено интересна – добави Видале. Като място, където се срещат течно 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 границата на вътрешното ядро, например, където твърдото и течното се срещат и движат“, каза той.

Тъй като въртенето на вътрешното ядро влияе на движението във външното ядро, се смята, че въртенето на вътрешното ядро подпомага магнитното поле на Земята, въпреки че са необходими допълнителни изследвания, за да се разкрие точната му роля. Все още има много какво да се научи за цялостната структура на вътрешното ядро.

„Новите и предстоящи методологии ще бъдат от основно значение за намирането на отговори на продължаващите въпроси за вътрешното ядро на Земята, включително и за въртенето“, заключи той.

Не пропускайте най-важните новини – последвайте ни в Google News Showcase

 

Не пропускайте най-важните новини – последвайте ни в Google News Showcase

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *