Ученые обнаружили новое ядро в центре Земли

Недавнее исследование выявило новый, отчетливый пятый слой Земли глубоко внутри ядра, который может помочь в эволюции магнитного поля Земли.

В мое время на Земле было всего четыре слоя: кора, мантия, жидкое внешнее ядро и твердое внутреннее ядро. Теперь ученые обнаружили новый, отчетливый слой во внутреннем ядре нашей планеты, который может помочь в эволюции магнитного поля Земли.

Хотите знать, как ваши действия могут помочь изменить ситуацию на нашей планете? Подпишитесь на рассылку Climate Coach, которая будет приходить в ваш почтовый ящик каждый вторник и четверг.

В новом исследовании, опубликованном на этой неделе, пара сейсмологов из Австралийского национального университета задокументировала новые свидетельства наличия твердого металлического шара толщиной 400 миль в центре внутреннего ядра Земли, похожего на самую маленькую фигурку из массивной планетарной русской матрешки. Набор. Новый слой состоит из железоникелевого сплава, как и другие части ядра. Но оно имеет другую кристаллическую структуру, которая заставляет ударные волны от землетрясений проходить через слой с разной скоростью, чем окружающее ядро, показало исследование.

“Очевидно, что самое внутреннее внутреннее ядро чем-то отличается от внешнего слоя”, - сказал Тхань-Сон Фам, ведущий автор исследования. “Мы думаем, что способ [упаковки] атомов в этих двух областях немного отличается”.

Исследователи изучают внутреннее ядро, чтобы лучше понять магнитное поле Земли, которое защищает нас от вредного излучения в космосе и помогает сделать возможной жизнь на нашей родной планете. Геофизики предполагают, что внутреннее ядро могло сформироваться менее миллиарда лет назад, что относительно молодо в геологическом масштабе времени. Авторы исследования объясняют, что внутреннее ядро растет наружу за счет затвердевания материалов из жидкого внешнего ядра, выделяя тепло и создавая конвекционные потоки. Эта конвекция генерирует магнитное поле Земли.

Внутреннее ядро Земли, похоже, замедляет свое вращение

Внутреннее ядро, которое было обнаружено в 1936 году датским сейсмологом Инге Леманн, составляет менее 1 процента объема Земли (центр Земли расположен примерно в 4000 милях под поверхностью). Однако его расстояние под поверхностью и небольшой размер затрудняют прямые измерения ученым, поэтому вместо этого они изучают ударные волны, вызванные землетрясениями.

По словам Фама, когда происходит сильное землетрясение, возникающие в результате ударные волны или сейсмические волны могут отскакивать назад и вперед от одной стороны Земли к другой, как мяч для пинг-понга. Сейсмические волны распространяются с разной скоростью через разные слои Земли в зависимости от ее плотности, температуры и состава. Подобно рентгенологу, изучающему внутренние органы пациента, ученые по всему миру используют инструменты, известные как сейсмометры, чтобы измерить эти колебания и узнать о внутренней раДвадцать лет назад исследователи использовали данные сейсмографов и предположили существование пятого слоя. С тех пор, по словам Фама, доказательства существования самого внутреннего внутреннего ядра “со временем подкрепляются все большим количеством данных”. Но его новое исследование идет дальше, анализируя беспрецедентные данные сейсмографов.

“Прорыв в этом исследовании заключается в том, что мы нашли новый способ отбора проб из самого центра внутреннего ядра Земли”, - сказал Фам. По его словам, у команды есть еще больше доказательств, подтверждающих, что “самое внутреннее внутреннее ядро действительно существует”.

В новом исследовании команда наблюдала несколько землетрясений, пересекающих диаметр Земли, иногда до пяти раз, чего исследователи не регистрировали “в истории сейсмологии”, сказал Фам, который отметил, что предыдущие исследования зафиксировали только один отскок. Они обнаружили, что сейсмические волны проходили через самое внутреннее внутреннее ядро с разной скоростью, чем через окружающее ядро, в зависимости от направления волны.

В частности, волны, проходящие через самое внутреннее внутреннее ядро, замедлялись при приближении под косым углом к экватору. Между тем, волны, проходящие через внешнее внутреннее ядро, замедлялись при прохождении вдоль экватора.

Фам сказал, что скорость, вероятно, отличается в зависимости от направления волны из-за физического свойства, известного как анизотропия, которое позволяет материалу обладать разными свойствами в разных направлениях. Мы обычно видим анизотропию в древесине, которую легче рубить вдоль волокон, чем против нее.

Уникальность этого самого внутреннего ядра заключается в том, что оно тонкое и не такое острое, как другие слои, признал Фам. Например, если вы отправитесь из мантии во внешнее ядро, вы перейдете из преимущественно твердого состояния в жидкое и испытаете другой химический состав. Но если вы отправитесь от внутреннего ядра к самому внутреннему ядру, вы увидите переход в кристаллической структуре, но тот же железо-никелевый сплав.

Геофизик Джон Тардуно, который не принимал участия в исследовании, сказал, что идея о самом внутреннем ядре была предложена ранее, но эти новые данные существенно подтверждают тот факт, что “на самом деле существует самое внутреннее внутреннее ядро со структурой, отличной от самого внешнего внутреннего ядра”.

“Само существование этого самого внутреннего внутреннего ядра заставляет нас задуматься о том, как оно могло сформироваться”, - сказал Тардуно, профессор геофизики в Университете Рочестера. Авторы исследования заявили, что формирование самого внутреннего внутреннего ядра может свидетельствовать о “значительном глобальном событии из прошлого”, которое вызвало изменения во внутреннем ядре Земли.

У Тардуно, который исследует, как могло образоваться внутреннее ядро, есть своя идея. Его исследование предполагает, что формирование этого самого внутреннего внутреннего ядра может быть связано с изменением тектоники плит сотни миллионов лет назад. Он утверждает, что толстые, старые плиты океанической коры опускались, пока не скопились у основания мантии, влияя на то, как тепло вытекало из ядра. Впоследствии это изменило то, как росло внутреннее ядро.

Тардуно сказал, что “новый анализ является захватывающим, потому что он подкрепляет аргументы” в пользу его тектонического механизма плит.

“То, что мы могли бы наблюдать в этом самом внутреннем внутреннем ядре, на самом деле является сигналом изменения режима тектоники плит”, - сказал Тардуно, который опубликовал свои выводы в прошлом году.

И Тардуно, и Фам сказали, что изучение происхождения внутренних слоев ядра может помочь нам лучше понять, как сформировалось магнитное поле, и, как следствие, как жизнь может выжить на Земле и других планетах.

“Формирование внутреннего ядра было чрезвычайно важно для создания долгосрочной обитаемой планеты, потому что внутреннее ядро питало магнитное поле, которое обеспечивало магнитное экранирование”, - сказал Тардуно. “Без этого мы бы постепенно теряли воду с планеты”.

Узнав больше о том, как внутреннее ядро “в свою очередь, может помочь нам узнать больше о том, как другие планеты могут быть или не быть пригодными для жизни”.