Мистерия: Земното ядро необяснимо променя формата си

Дълбоката механика на нашата планета се оказва много по-сложна, отколкото сме предполагали досега. Ново проучване разкри, че вътрешното ядро на Земята не само променя скоростта си на въртене, но също така и формата си – откритие, което ще ни помогне да разберем по-добре странните поведения на планетата.

„Откриването на процес, който досега не е бил документиран, е истинско удоволствие,“ коментира геофизикът Джон Видейл от Университета на Южна Калифорния за ScienceAlert. „Винаги се надяваме да намерим следващия странен и дълбок факт, и това наблюдение е съвсем ново. Следващата стъпка е да се уверим, че сме прави, и да усъвършенстваме моделите си.“

Твърдото вътрешно ядро на Земята е една от най-загадъчните структури в геофизиката. То е обвито в течната обвивка на външното ядро и играе важна роля в процеси като продължителността на деня и генерирането на геомагнитното поле, което защитава планетата от космическа радиация.

Но въпреки значимостта му, не можем директно да го изследваме. Вместо това учените използват земетресения като инструмент за изследване на вътрешността на Земята. Когато земната кора се разтърси, акустичните вълни се разпространяват през различните слоеве на планетата. Анализирайки тези вълни, получени от сеизмични станции по целия свят, учените могат да правят изводи за структурата и поведението на вътрешното ядро.

Знаем, че вътрешното ядро вероятно е плътна, гореща топка от желязо и никел с диаметър около 2440 километра – малко по-голямо от Плутон. Също така е известно, че то демонстрира свръхвъртене, тоест върти се по-бързо от самата планета. Но в последните години тази скорост може да се е забавила.

През 2022 г. Видейл и екипът му публикуваха изследване, което предполагаше връзка между промените в скоростта на въртене на вътрешното ядро и периодичните промени в продължителността на деня. В последващи проучвания обаче се оказа, че такава връзка няма.

Скоростта на въртене на вътрешното ядро е доказано променлива, но учените наблюдават и промени в начина, по който сеизмичните вълни преминават през ядрото. Този феномен не е лесен за обяснение: дали тези вариации са резултат от промени в скоростта на въртене или от промени в самата форма на ядрото?

За да изяснят този въпрос, Видейл и колегите му изследвали 168 двойки повтарящи се земетресения. „Всяка двойка представлява две почти идентични земетресения, което ни позволява да свържем наблюдаваните промени с различията в пътя, по който преминават сеизмичните вълни,“ обясни Видейл.

Сравнявайки данните от земетресенията, учените забелязали промени в начина, по който вълните взаимодействат с повърхността на вътрешното ядро – границата между вътрешното и външното ядро. Това подсказва, че самата форма на вътрешното ядро се променя.

„Може би става дума за малки вдлъбнатини и издигания по повърхността на вътрешното ядро, които са резултат от динамичното движение на външното ядро,“ посочи Видейл. „Възможно е тези промени да са вътре в самото вътрешно ядро, но това е по-малко вероятно. То е точно на границата на топене и може да бъде сравнително меко.“

Сред най-вероятните причини учените посочват привличането на плътни зони в земната мантия, известни като области с ниска скорост на срязване. Друга възможност е конвективният поток в течната обвивка на външното ядро, който „дърпа“ вътрешното ядро и променя формата му. Възможно е тези два фактора да действат заедно.

Но най-важното откритие е, че сеизмичните сигнали могат да бъдат свързани с две основни промени: промяна в скоростта на въртене и промяна във формата на вътрешното ядро.

„Нуждаем се от още данни, за да разберем по-добре това откритие,“ отбелязва Видейл. Според него, ако вътрешното ядро продължи да се върти в същата посока, в следващите няколко години то ще достигне същата позиция, каквато е имало около 2000 година. Това може да даде нова информация за процесите, протичащи в ядрото.

Откритията за вътрешното ядро имат огромно значение за разбирането на различни процеси на Земята – от продължителността на деня до поведението на геомагнитното поле, което предпазва планетата.

Докато учените продължават да изследват сърцето на Земята, новите открития ще ни помогнат да разберем по-добре динамичните взаимодействия вътре в планетата и техните последствия за нашето ежедневие и бъдеще.