Внутреннее ядро Земли недавно перестало вращаться, открыло удивительное новое исследование. Ученые предполагают, что «сердце Земли» уже останавливалось ранее и к ее «смерти» не приведет.
Открытие приводит на память фильм-катастрофу 2003 года «Ядро» (в кино его остановка разрушает магнитное поле земли с вытекающим апокалипсисом). Но, кажется, пока можно не беспокоиться о том, как предотвратить этот сценарий конца человечества. Хотя вращение ядра сильно влияет на происходящее на поверхности Земли, ученые считают, что это периодическое переключение вращения является нормальной частью поведения ядра, которое не представляет опасности для жизни на Земле.
Внутреннее ядро Земли представляет собой твердый металлический шар, размер которого составляет 75% размера Луны. Он может вращаться с разными скоростями и направлениями по сравнению с нашей планетой, потому что он расположен внутри жидкого внешнего ядра, но ученые точно не уверены, насколько быстро он вращается и меняется ли его скорость со временем.
Расположенное примерно в 4800 с лишним км под нашими ногами ядро испытывает такое сильное давление, что оно, вероятно, такое же горячее, как поверхность Солнца. Из-за удаленности и сложности изучения внутреннее ядро остается одной из наименее изученных сред на нашей планете, хотя ясно, что оно играет роль во многих процессах, которые делают наш мир пригодным для жизни, например, в формировании защитной оболочки Земли – магнитного поля, препятствующего проникновению вредного излучения на поверхность.
Теперь исследователи Йи Ян и Сяодун Сун из лаборатории SinoProbe Пекинского университета в Школе наук о Земле и космосе сделали «удивительные наблюдения, которые указывают, что внутреннее ядро почти прекратило свое вращение в последнее десятилетие и, возможно, испытывает поворот назад в многодесятилетнем колебании с еще одним поворотным моментом в начале 1970-х годов», говорится в исследовании, опубликованном в понедельник в журнале Nature Geoscience.
«На внутреннее ядро действуют две основные силы», написали Ян и Сун в электронном письме для Motherboard. «Одна из них – электромагнитная сила. Магнитное поле Земли создается движением жидкости во внешнем ядре. Ожидается, что магнитное поле, действующее на металлический внутренний сердечник, заставит его вращаться за счет электромагнитной связи. Другая сила – тяжести. Мантия и внутреннее ядро очень неоднородны, поэтому гравитация между их структурами имеет тенденцию притягивать внутреннее ядро к положению гравитационного равновесия, так называемому гравитационному взаимодействию».
«Если две силы не уравновешены, внутреннее ядро будет ускоряться или замедляться», добавили они. «И магнитное поле, и вращение Земли имеют сильную периодичность в 60-70 лет. Мы считаем, что предполагаемые 70-летние колебания внутреннего ядра обусловлены электромагнитными и гравитационными силами».
Сонг потратил десятилетия, пытаясь разгадать тайны внутреннего ядра, изучая сейсмические волны, которые проходят через этот далекий регион. Ученый был частью команды, которая впервые сообщила о вращении внутреннего ядра в 1996 году, измерив небольшие врЕменные (или «временнЫе») изменения этих волн, которые генерируются землетрясениями.
Однако с тех пор происхождение временных изменений является предметом споров в геолого-геофизическом сообществе, поскольку некоторые ученые считают, что волновые структуры возникают в результате явлений на границе между внешним и внутренним ядром.
«Некоторые исследователи до сих пор утверждают, что временные изменения происходят не из-за вращения внутреннего ядра, а из-за локализованной деформации на границе внутреннего ядра», пишут Ян и Сун. В своем новом исследовании они «пытались собрать больше данных за более длительный период, чтобы протестировать различные модели».
С этой целью команда изучила сейсмические волны, прошедшие через внутреннее ядро, вызванные землетрясениями, произошедшими с 1960-х годов. В частности, они искали «двойные» события, которые, согласно исследованию, представляют собой «повторяющиеся землетрясения с почти идентичными формами сигналов на общих приемниках». Анализируя небольшие временные изменения между этими дублетами, Ян и Сун смогли исследовать вращение внутреннего ядра.
Как оказалось, временные изменения достигли минимума примерно в 2009 году. Это дает основания предположению, что внутреннее ядро приостановило вращение примерно в это время, из-за чего сейсмические наблюдения кажутся более статичными. Команда была еще более поражена, обнаружив подобный поворотный момент в начале 1970-х годов. Это может намекать, что ядро останавливается и меняет направление вращения в периодическом цикле.
«Наши результаты еще раз подтверждают вращение внутреннего ядра и, что более интересно, раскрывают многодесятилетний характер вращения», пишут Ян и Сонг.
Результаты предлагают беспрецедентный взгляд на жгучие недра нашей планеты, область, которая по-прежнему ускользает от четкого объяснения, а также имеют большое значение для понимания знакомого мира, в котором мы живем на поверхности Земли.
Например, команда отмечает, что тот же многолетний цикл наблюдается и в климатической системе Земли, поскольку глобальные средние температуры и повышение уровня моря колеблются каждые 60-70 лет. Продолжительность земных суток, которая немного меняется со временем, также кажется синхронизированной с предложенным циклом. По этой причине новые результаты «могут подразумевать динамическое взаимодействие между самыми глубокими и самыми поверхностными слоями твердой системы Земли», согласно новому исследованию.
«Мы указали на существование схожей периодичности различных наблюдений, образующих резонирующую систему», рассказали Ян и Сонг. «Связь, однако, на данный момент менее ясна. Гравитационная связь между внутренним ядром и мантией может вызвать деформацию на поверхности Земли, что повлияет на уровень моря. Изменения уровня моря и вращение Земли могут влиять на глобальную циркуляцию атмосферы и температуру. Резонанс различных систем также может усиливать взаимные взаимодействия».
Заманчиво представить, что наши самые обыденные переживания, такие как продолжительность наших дней и климатические условия, определяющие нашу местную погоду, могут быть сформированы циклами вращения странного металлического шара в центре нашего мира. Чтобы распутать эти нюансы, потребуются новые модели и постоянные наблюдения за загадочным центральным царством Земли.
Следующие шаги состоят в том, чтобы «построить количественные модели физических механизмов в многодесятилетней системе колебаний» и «отследить, как вращение изменится в будущем», считают Ян и Сун.
«Мы ожидаем, что в ближайшие годы и десятилетия оно будет вращаться на запад относительно поверхности Земли», заключили ученые. «Изучение сейсмических волн по-прежнему являются лучшим способом получения данных, и поэтому непрерывная работа высококачественных сейсмических сетей имеет решающее значение в этом отношении».
