Внутреннее ядро начало уменьшать свою скорость примерно в 2010 году, двигаясь медленнее, чем поверхность Земли. Фото: Университет Южной Калифорнии
Новое исследование предоставляет четкие доказательства того, что внутреннее ядро Земли начало уменьшать свою скорость примерно в 2010 году.
Ученые из Университета Южной Калифорнии обнаружили, что внутреннее ядро Земли замедляется относительно поверхности планеты, и это явление началось примерно в 2010 году после десятилетий противоположной тенденции. Этот значительный сдвиг был обнаружен с помощью детального анализа сейсмических данных землетрясений и ядерных испытаний. На замедление влияет динамика окружающего жидкого внешнего ядра и гравитационное притяжение мантии Земли, что потенциально может незначительно повлиять на вращение Земли.
Динамика внутреннего ядра
Ученые из Университета Южной Калифорнии доказали, что внутреннее ядро Земли отступает, то есть замедляется, по отношению к поверхности планеты, как показано в новом исследовании, опубликованном 12 июня в журнале Nature.
Научное сообщество уже давно обсуждает движение внутреннего ядра, и некоторые исследования показывают, что оно вращалось быстрее, чем поверхность Земли. Тем не менее, недавние исследования Университета Южной Калифорнии убедительно показывают, что, начиная примерно с 2010 года, внутреннее ядро замедлилось, и теперь движется медленнее, чем поверхность планеты.
«Когда я впервые увидел сейсмограммы, которые намекали на это изменение, я был ошеломлен», — сказал Джон Видейл, профессор наук о Земле в Колледже литературы, искусств и наук Дорнсайфа Университета Южной Калифорнии. «Но когда мы обнаружили еще два десятка наблюдений, сигнализирующих о той же закономерности, мы поняли, что это не ошибка. Внутреннее ядро замедлилось впервые за многие десятилетия. Другие ученые недавно высказались в пользу схожих и отличающихся друг от друга моделей, но наше последнее исследование дает наиболее убедительный результат».
Относительность возврата и замедления
Считается, что внутреннее ядро разворачивается и отступает относительно поверхности планеты из-за того, что движется немного медленнее, а не быстрее, чем мантия Земли, впервые примерно за 40 лет. По сравнению с предыдущими десятилетиями, внутреннее ядро замедляется.
Внутреннее ядро представляет собой твердую железо-никелевую сферу, окруженную жидким железо-никелевым внешним ядром. Его размер примерно с Луну, находится ядро на глубине более 3000 миль (4828.032 км) под нашими ногами и представляет собой проблему для исследователей: его нельзя посетить или увидеть. Ученые должны использовать сейсмические волны землетрясений для создания визуализации движения внутреннего ядра.
Новый взгляд на повторяющийся подход
Видале и Вэй Ван из Китайской академии наук использовали формы волн и повторяющиеся землетрясения в отличие от других исследований. Повторяющиеся землетрясения – это сейсмические события, которые происходят в одном и том же месте и создают идентичные сейсмограммы.
В этом исследовании ученые собрали и проанализировали сейсмические данные, зарегистрированные вокруг Южных Сандвичевых островов от 121 повторяющегося землетрясения, произошедшего в период с 1991 по 2023 год. Они также использовали данные двух советских ядерных испытаний в период между 1971 и 1974 годами, а также неоднократные французские и американские ядерные испытания, полученные в ходе других исследований внутреннего ядра.
Видал сказал, что замедление внутреннего ядра было вызвано взбалтыванием окружающего его внешнего ядра жидкого железа, которое генерирует магнитное поле Земли, а также гравитационным притяжением из плотных областей вышележащей каменистой мантии.
Воздействие на земную поверхность
О последствиях этого изменения в движении внутреннего ядра для поверхности Земли можно только догадываться. Видал сказал, что отступление внутреннего ядра может изменить продолжительность дня на доли секунды: «Очень трудно заметить, порядка тысячной доли секунды, почти затеряться в шуме бурлящих океанов и атмосферы».
Будущие исследования ученых из Университета Южной Калифорнии направлены на то, чтобы еще более детально проследить чтобы показать, почему его скорость снижается.
«Танец внутреннего ядра может быть даже более живым, чем мы знаем до сих пор», — сказал Видале.
Ссылка: «Возврат внутреннего ядра с помощью инверсирования сейсмических изменений формы волны», Вэй Ван, Джон Э. Видал, Гуаннин Панг, Кит Д. Копер и Руоян Ван, 12 июня 2024 г., Nature.
Помимо Видала, в число других авторов исследования входят Руоян Ван из Университета Южной Калифорнии в Дорнсайфе, Вэй Ван из Китайской академии наук, Гуаньнин Панг из Корнелльского университета и Кит Копер из Университета штата Юта.
Исследование выполнено при поддержке Национального научного фонда (EAR-2041892) и Института геологии и геофизики Китайской академии наук (IGGCAS-201904 и IGGCAS-202204).
