Загадки ядра: что скрывает самая малоизученная часть нашей планеты?
Пока одни ученые всматриваются в космические дали, чтобы понять, как устроены невидимые черные дыры, другие стараются разобраться в том, что у них под ногами. Ядро Земли тоже не видел ни один человек, но постепенно мы узнаем о нем все больше. Одна за другой появляются научные работы, которые меняют представление о том, как устроено сердце нашей планеты.
Сейсмологи не только пытаются понять, где произойдет следующее большое землетрясение, и сделать это как можно раньше, чтобы избежать трагедии. Другая важная часть их работы — изучение строения земных недр. В этой области науки еще много белых пятен. Хотя последнее открытие изменило положение дел — учебники по географии теперь нужно переписывать.
Земля-матрешка
Долгое время считалось, что у Земли пять основных слоев: кора, верхняя мантия и нижняя, внешнее ядро и внутреннее. Существование последнего подтвердили сравнительно недавно — в 1936 году датский сейсмолог Инге Лейманн доказала, что оно есть, изучая то, как сейсмические волны от землетрясений распространяются по планете.
Земное ядро — это шар диаметром около 7000 км (менее процента от размера планеты), который в основном состоит из жидкого железа. Внутри него сердечник диаметром около 2400 км (это сопоставимо с размером Луны).
Земля — своеобразный слоеный торт, только вишенка (ядро) не сверху, а внутри
Фото: © Fabio Freitas e Silva / Shutterstock / FOTODOM
Совсем недавно ученым удалось «вглядеться» еще глубже. Сделали это сейсмологи из The Australian National University. Они зафиксировали в центре внутреннего ядра еще один слой. Это другой металлический шар (сплав железа с никелем) диаметром около 650 км. Что он существует, предполагали еще 20 лет назад, но доказательств не было.
Как их удалось добыть? Ведь попасть на такую глубину невозможно — температура там экстремальная, образцы вещества ядра не достать. Можно сказать, что ученые работают по старинке, как и Инге Лейманн около века назад. Дело в том, что волны от каждого мощного землетрясения расходятся в разных направлениях: не только на поверхность, часто приводя к разрушениям, но и вглубь планеты. Они проникают сквозь ядро, достигают противоположной стороны Земли, отражаются и идут обратно.
Готов ли «Сириус» к землетрясению?
ЧитатьТакие колебания фиксируют с помощью сейсмографов. Раньше ученым удавалось зарегистрировать только двукратные отражения, поэтому данные были неполными. А вот австралийцы смогли усилить сигнал и записать пятикратный пробег подземных волн и их реверберацию — постепенное уменьшение интенсивности после многократных отражений.
Когда такая волна проходит через внутреннее ядро, она преломляется и немного меняет траекторию. Благодаря этому исследователи и сделали вывод о существовании нового слоя и даже смогли подсчитать примерный диаметр внутреннего шара — «капсулы времени», как они его называют. Изучение этого глубинного ядра, по словам ученых, позволит больше узнать об эволюции нашей планеты и событиях, которые происходили на ней сотни миллионов лет назад.
И все-таки оно вертится
Земля вертится вокруг Солнца, при этом вращаясь вокруг своей оси, а внутри нее еще и крутится ядро. И делает это с разной скоростью. Сейсмические наблюдения, которые проводятся с 1960-х годов, позволили ученым Сяодуну Суну и Полу Ричардсу из США сделать вывод, что во второй половине XX века внутреннее ядро вращалось быстрее мантии. Потом даже уточнили, на сколько — примерно на одну десятую градуса в год.
Подземные испытания ядерного оружия в штате Невада в 1970 году
Фото: © National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office
Но недавно выяснилось, что так бывает не всегда. Другие американские сейсмологи уточнили, что ротация ядра то ускоряется, то замедляется. Это подтвердила работа их соотечественников, которые взглянули на проблему под необычным углом. Для этого они использовали сейсмографические данные, полученные после ядерных испытаний в США с 1969 по 1971 год. Выяснилось, что в тот отрезок времени внутреннее ядро Земли потеряло в скорости.
Китайские ученые предположили, что так называемого супервращения вообще не существует, а искажение по времени при прохождении сейсмических волн сквозь ядро Земли связано с физическими изменениями на его поверхности.
Но последнее исследование того же Сяодуна Суна подтвердило: внутреннее ядро действительно вращалось быстрее мантии. Так было примерно до 2009 года, а в последнее десятилетие этот процесс замедлился.
Как это скажется на нас? В ядре Земли находится источник магнитного поля планеты, которое оказывает значительное влияние на климат на ее поверхности. Замедление вращения внутреннего ядра может сказаться не только на погоде, но и на гравитации, а вместе с ней и на продолжительности дня.
Мужская работа: 5 интересных фактов от геолога
Читать
