Учените потвърдиха, че вътрешното ядро ​​на Земята се е забавило толкова много, че се движи назад. Ето какво може да означава това

Абонирайте се за бюлетина на Теорията на чудесата на CNN. Изследвайте вселената с новини за завладяващи открития, научни постижения и др.

CNN
—

Дълбоко в Земята има солидна метална топка, която се върти независимо от нашата въртяща се планета, като въртящ се връх в по-голям връх, обвит в мистерия.

Това вътрешно ядро ​​заинтригува изследователите от откриването му от датския сеизмолог Инге Леман през 1936 г. и как се движи – скоростта и посоката му на въртене – е в центъра на десетилетен дебат. Все повече доказателства сочат, че въртенето на ядрото се е променило драматично през последните години, но учените остават разделени относно това какво точно се случва – и какво означава това.

Част от проблема се крие в невъзможността за директно наблюдение или вземане на проби от дълбоките недра на Земята. Сеизмолозите са събрали информация за движението на вътрешното ядро, като са изследвали поведението на вълните в резултат на големи земетресения, които удрят този регион. Разликите между вълни с подобна сила, преминали през ядрото по различно време, позволиха на учените да измерят промените в позицията 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 сеизмичните доказателства не бяха публикувани до 90-те години на миналия век“, каза д-р Лорън Вашчик, старши преподавател по физически науки в университета Джеймс Кук в Австралия.

Но изследователите са обсъждали как да тълкуват тези резултати, „основно поради предизвикателството да се правят подробни наблюдения на вътрешното ядро, поради неговата отдалеченост и ограничените налични данни“, каза Васек. В резултат на това, добави тя, „следващите проучвания през следващите години и десетилетия не са съгласни относно скоростта на въртене, както и нейната посока по отношение на мантията.“ Някои анализи дори предполагат, че ядрото изобщо не се върти.

Обещаващ модел Предложен през 2023 г Учените описват вътрешно ядро, което някога се е въртяло по-бързо от самата Земя, но сега се върти с по-бавна скорост. Учените съобщиха, че въртенето на ядрото съвпада с въртенето на Земята за определен период от време. След това се забави още повече, докато ядрото започна да се движи назад спрямо околните течни слоеве.

По това време някои експерти предупредиха, че са необходими повече данни, за да се засили това заключение, а сега друг екип от учени предостави убедителни нови доказателства за тази хипотеза за скоростта на въртене на вътрешното ядро. Изследването е публикувано на 12 юни в списанието природа Но това не само потвърждава основното икономическо забавяне, то подкрепя предположението от 2023 г., че това основно забавяне е част от дългосрочен модел на забавяне и ускоряване.

Новите открития също потвърждават, че промените в скоростта на въртене следват 70-годишен цикъл, според един от авторите на изследването. Д-р Джон ВидалПрофесор на декана по науки за Земята в колежа по литература, изкуства и науки Dornsife към Университета на Южна Калифорния.

„Спорим за това в продължение на 20 години и мисля, че това е правилното решение“, каза Видал последните две десетилетия.“

Но не всички са убедени, че въпросът е решен и как забавянето на вътрешното ядро ​​може да повлияе на нашата планета все още е открит въпрос – въпреки че някои експерти казват, че магнитното поле на Земята може да играе роля.

Твърдото метално вътрешно ядро ​​се намира на 3220 мили (5180 километра) навътре в Земята, заобиколено от течно метално външно ядро. Вътрешното ядро ​​се състои предимно от желязо и никел и се оценява като горещо като повърхността на Слънцето – около 9800 градуса по Фаренхайт (5400 градуса по Целзий).

Магнитното поле на Земята привлича тази твърда топка от горещ метал, което я кара да се върти. В същото време гравитацията и потокът на течното външно ядро ​​и мантията привличат ядрото. В продължение на много десетилетия натискането и издърпването на тези сили причиняват разлики в скоростта на въртене на ядрото, каза Видал.

Потокът от богата на минерали течност във външното ядро ​​генерира електрически потоци, които захранват магнитното поле на Земята, което предпазва нашата планета от смъртоносната слънчева радиация. Въпреки че директният ефект на вътрешното ядро ​​върху магнитното поле е неизвестен, учените по-рано съобщиха… През 2023г Бавно въртящото се ядро ​​може да го повлияе и може също частично да съкрати продължителността на деня.

Когато учените се опитват да „видят“ цялата планета, те обикновено проследяват два вида сеизмични вълни: вълни под налягане или P вълни и вълни на срязване или S вълни се движат през всички видове материя; S вълните се движат само през твърди вещества или силно вискозни течности, според Геоложки институт на САЩ.

Сеизмолозите през 1880 г. забелязват, че S вълните, генерирани от земетресения, не преминават през цялата Земя, така че те заключват, че ядрото на Земята е разтопено. Но някои P вълни, след като преминаха през ядрото на Земята, се появиха на неочаквани места – „зоната на сянка“, каза Леман. Назовете го -Създаване на аномалии, които е невъзможно да се обяснят. Леман беше първият, който предположи, че турбулентните P вълни могат да взаимодействат с твърдо вътрешно ядро ​​в течно външно ядро, въз основа на данни от масивно земетресение от 1929 г. в Нова Зеландия.

Чрез проследяване на сеизмични вълни от земетресения, които са преминали през вътрешното ядро ​​на Земята по подобни пътища от 1964 г. насам, авторите на изследването от 2023 г. установиха, че въртенето следва 70-годишен цикъл. До 70-те години на миналия век вътрешното ядро ​​се въртеше малко по-бързо от планетата. След това се забави около 2008 г. и от 2008 г. до 2023 г. започна леко да се движи в обратна посока спрямо мантията.

В новото изследване Видал и колегите му наблюдават сеизмични вълни, генерирани от земетресения на едни и същи места по различно време. Те откриха 121 примера за такива земетресения, настъпили между 1991 и 2023 г. в Южните Сандвичеви острови, архипелаг от вулканични острови в Атлантическия океан на изток от най-южния край на Южна Америка. Изследователите също така са разгледали ударни вълни, които са проникнали в ядрото от съветските ядрени опити, проведени между 1971 и 1974 г.

Ротацията на сърцето влияе на времето за пристигане на вълната, каза Видал. Сравняването на времето на сеизмичните сигнали, когато те влизат в контакт с ядрото, разкрива промени в въртенето на ядрото с течение на времето, потвърждавайки 70-годишния цикъл на въртене. Според изчисленията на изследователите сърцето е почти готово да започне да се ускорява отново.

В сравнение с други сеизмични изследвания, които измерват отделни земетресения, докато преминават през ядрото – независимо кога се случват – използването само на двойки земетресения намалява количеството използваеми данни, „което прави метода по-предизвикателен“, каза Вашек. Това обаче също така позволи на учените да измерват по-точно промените в въртенето на ядрото, според Видал. Ако моделът на неговия екип е правилен, въртенето на ядрото ще започне да се ускорява отново след около пет до 10 години.

Сеизмометрите също разкриха, че през 70-годишния цикъл въртенето на ядрото се забавя и ускорява с различни скорости, „което ще трябва да бъде обяснено“, каза Видал. Една от възможностите е, че металното вътрешно ядро ​​не е толкова твърдо, колкото се очакваше. Ако се деформира, докато се върти, това може да повлияе на постоянството на скоростта на въртене, каза той.

Изчисленията на екипа също предполагат, че ядрото има различни скорости на въртене за движение напред и назад, което добавя „интересен принос към речта“, каза Вашек.

Но дълбочината и недостъпността на вътрешното ядро ​​означава, че съмненията остават, добави тя. Що се отнася до това дали дебатът за въртенето на ядрото наистина е приключил, Wasek каза: „Имаме нужда от повече данни и подобрени мултидисциплинарни инструменти, за да проучим това по-нататък.“

Въпреки че могат да бъдат проследени и измерени, промените в въртенето на ядрото са почти незабележими за хората на Земята, каза Видал. Когато ядрото се върти по-бавно, движението на мантията се ускорява. Това изместване кара Земята да се върти по-бързо и скъсява продължителността на деня. Но такива ротационни смени се превеждат само на милисекунда от продължителността на деня, каза той.

„По отношение на това въздействие върху живота на човек?“ Той каза. — Не мога да си представя, че това означава много.

Учените изучават вътрешното ядро, за да научат как се е образувала дълбоката вътрешност на Земята и как дейностите са свързани във всички подповърхностни слоеве на планетата. Видал добави, че мистериозният регион, където течното външно ядро ​​обгражда твърдото вътрешно ядро, е особено интересен. Като място, където се срещат течност и твърдо вещество, тази граница е „пълна с потенциал за активност“, подобно на границата ядро-мантия и границата мантия-кора.

„Може да имаме вулкани на границата на вътрешното ядро, например, където твърдите и течностите се срещат и се движат“, каза той.

Тъй като въртенето на вътрешното ядро ​​влияе върху движението във външното ядро, се смята, че въртенето на вътрешното ядро ​​помага за захранването на магнитното поле на Земята, въпреки че са необходими повече изследвания, за да се разкрие точната му роля. Waszczyk каза, че има много да се научи за цялостната структура на вътрешното ядро.

„Нови и бъдещи методологии ще бъдат от основно значение за отговаряне на текущи въпроси относно вътрешното ядро ​​на Земята, включително въртенето.“

Минди Вайсбергер е научен писател и медиен продуцент, чиято работа е публикувана в Live Science, Scientific American и How It Works.