Вращение твердого внутреннего ядра Земли недавно замедлилось практически полностью и может измениться на противоположное. К такому выводу пришли ученые Пекинского университета. С чем это связано и какие последствия ждут планету — в материале РИА Новости.

 Тайны глубин

 Земля состоит из нескольких слоев. Мы живем на внешнем и самом тонком — земной коре. Под ней находится пластичная, но в целом твердая мантия. Затем — внешнее ядро из жидкого железа. И наконец в самом центре — внутреннее ядро, горячий плотный шар из твердого железа и никеля размером с Плутон.

Практически все данные о структуре планеты ученые получают из наблюдений за распространением сейсмических волн, возникающих при землетрясении. По отклонениям и изменению их скорости геофизики определяют границы между глубинными оболочками, а также судят о составе внутренних слоев.

 

Объемные сейсмические волны бывают продольными и поперечными. Первые по-разному ведут себя в твердой и жидкой среде, вторые в жидкости вообще не распространяются.

Предположение о том, что ядро неоднородно и состоит из двух оболочек — внешней расплавленной и внутренней твердой, впервые высказала в 1936-м датский геофизик Инге Леманн на основе анализа сейсмических волн от крупного землетрясения в южной части Тихого океана. Последующие геофизические исследования позволили сделать вывод, что верхняя кромка ядра находится на глубине 2900 километров, а на 5100 — действительно есть граница раздела двух сред.

Сдвиг вращения

Земля вращается с запада на восток, совершая полный оборот за 24 часа. Теоретически внутреннее ядро может двигаться чуть быстрее или медленнее, поскольку оно не соединено жестко с твердой мантией. Первые данные о его динамике получили в 1996-м американские геофизики из Колумбийского университета Сяодун Сон и Поль Ричардс.

 

Они исходили из того, что волны, отражающиеся от удаляющихся областей на поверхности ядра, должны достигать датчиков сейсмографов позже, чем от приближающихся. Измерения показали, что внутреннее ядро вращается примерно на один градус в год быстрее, чем остальная Земля, но скорость меняется.

В новой работе Сяодун Сон (теперь уже профессор Пекинского университета) и его коллега Йи Ян проанализировали траектории сейсмических волн от повторяющихся землетрясений в близких регионах с 1960-х до наших дней. Выяснилось, что с 2009-го различий по времени в прохождении волн практически нет. Значит, ядро остановилось. Возможно, это связано с предстоящим изменением направления его вращения относительно мантии.

По оценкам, так происходит каждые 35 лет. Предыдущий "разворот" был в начале 1970-х.

"Наблюдения свидетельствуют о динамическом взаимодействии слоев Земли, от ядра и мантии к поверхности, однако требуются дополнительные исследования, чтобы определить, какие тут механизмы", — пишут ученые.

"Сердце" Земли

Внутреннее ядро, "сердце" Земли играет важную роль в глубинной динамике, прежде всего в генерации магнитного поля, защищающего планету от губительного космического излучения. Без этого щита зарождение и развитие жизни было бы невозможно.

 

Считается, что магнитное поле порождают электрические токи, возникающие при конвекции жидкого металла внешнего ядра вокруг твердого "сердечника". Это своего рода динамо-машина. Флуктуации возможны из-за магнитного момента внешнего ядра и гравитационного торможения мантии.

По расчетам, даже небольшого дисбаланса электромагнитных и гравитационных сил достаточно, чтобы замедлить, а затем обратить вспять вращение внутреннего ядра. Недаром это совпадает с 60-70-летними циклами колебаний магнитного поля и продолжительности суток (микросекундные аномалии).

Мелкие вибрации

Однако геофизики Университета Южной Калифорнии Вей Ван и Джон Видейл считают, что осцилляции внутреннего ядра происходят намного чаще. Год назад они проанализировали данные, полученные большой сейсмической антенной (LASA — Large Aperture Seismic Array) ВВС США в Монтане после советских подземных ядерных испытаний 1971-1974 годов на Новой Земле, и увидели, что скорость вращения внутреннего ядра была примерно на 0,29 градуса в год больше, чем у мантии.

 

Применив тот же подход к атомным взрывам на Аляске в 1969-м и 1971-м, они получили обратный результат: скорость ядра оказалась на 0,1 градуса в год меньше, чем у остальной Земли.

На основании этого геофизики сделали вывод, что в 1971 году внутреннее ядро стало вращаться в другую сторону. По их модели, такие "развороты" случаются примерно раз в шесть лет. Интересно, что и у колебаний продолжительности суток есть такие же, более короткие циклы.

Новые исследования должны добавить ясности. И жизни на планете это не угрожает в любом случае.

"То, что происходит, не до конца понятно, но изменения, которые мы заметили, вполне допустимы", — считает профессор Видейл, которого цитирует The Wall Street Journal.

А некоторые ученые считают, что внутреннее ядро вообще неподвижно, объясняя разницу во времени прохождения волн неровностями его поверхности.

 

---

Источник: РИА Новости

---

Геофизики из Кембриджского университета представили экспериментальные свидетельства того, что скорость вращения внутреннего ядра Земли переоценивалась.

Обложка того самого номера Nature Твёрдое внутреннее ядро, граница которого находится на глубине около 5 200 км, постоянно растёт за счёт отвердевания вещества внешнего ядра. Скорость роста невелика и оценивается в 1 мм/год. Учёным также известно, что внутреннее ядро можно условно разделить на два полушария с разными свойствами: восточное даёт заметно более высокую скорость распространения сейсмических волн. Это свойство находит своё объяснение в простой модели, согласно которой ядро довольно быстро обновляется по принципу конвейера (кристаллизуется с западной стороны и плавится на востоке).

Поскольку у жидкой части ядра нет жёсткой связи с остальной Землёй, исследователи предполагают, что оно может вращаться быстрее или медленнее, чем мантия и кора. В 1990-х было опубликовано несколько статей на эту тему, и одной из самых цитируемых стала работа американских геофизиков, появившаяся в Nature 18 июля 1996 года. Её авторы утверждали, что внутреннее ядро вращается быстрее, причём «дополнительный» градус вращения накапливается всего за год.

Если учесть совсем небольшую скорость роста внутреннего ядра, согласовать эти результаты с наблюдаемым делением на полушария будет очень сложно. Кембриджские учёные попытались исправить ситуацию, сравнив самый крупный из доступных массивов информации по распространению объёмных сейсмических волн, проходящих сквозь внутреннее ядро, с аналогичными данными для волн, отражающихся от его поверхности. Вычислив разность времён распространения, британцы оценили строение верхнего слоя внутреннего ядра толщиной в 90 км.

Расчёт скоростей распространения волн показал, что условные границы западного и восточного полушарий сдвигаются по мере продвижения вглубь ядра. На большей глубине находится более «древнее» вещество, и сдвиг можно связать с вращением внутреннего ядра; учёные так и сделали, установив, что последнее действительно вращается несколько быстрее остальной части Земли, но прибавка в 0,1˚–1˚ накапливается лишь за миллион лет.

Такое значение прекрасно подходит для моделирования геодинамо. Возможно, на точность предыдущих оценок, которые оказались серьёзно завышенными, повлияли кратковременные колебания скорости вращения внутреннего ядра.

Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Nature Geoscience. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА