Внутрішнє ядро ​​Землі може обертатися в різних напрямках

Ядро Землі складається з двох шарів. Його зовнішні області побудовані рідким коктейлем елементів, більшість з яких складають залізо та нікель, що визначає існування магнітного поля Землі. Воно оточує внутрішнє ядро ​​- сферу радіусом близько 1220 кілометрів, що складається зі сплаву тих же елементів з невеликими домішками інших атомів. Це ядро ​​обертається відносно зовнішніх шарів, кори та мантії Землі. Відповідно до дослідження, опублікованого в журналі Nature Geoscience, цикл його обертання може бути складнішим, ніж вважалося раніше.

Дослідники з Пекінського університету заснували своє дослідження на аналізі даних, найстаріший з яких датується 1990-ми роками. Їхньою метою було вивчити сейсмічні хвилі, породжені подвійними землетрусами – підземними поштовхами подібної величини, що відбуваються в одному місці. У даних до 2009 року дослідники відзначили, що подвійні хвилі рухалися з різною швидкістю через внутрішнє ядро. Це явище можна пояснити тим фактом, що ядро ​​обертається швидше, ніж мантія та кора Землі – послідовні сейсмічні хвилі потім проходять через трохи іншу частину металевої сфери.

Дані за 2009-2011 роки здивували вчених. Виявилося, що відмінності у швидкості проходження сейсмічних хвиль через ядро ​​зникли, ніби ядро ​​перестало обертатися. Однак результати наступних років показали, що, незважаючи на повернення відмінностей, вони відрізнялися від тих, які були кілька років тому. Поясненням цього явища могло бути те, що ядро ​​почало обертатися у протилежному напрямку. Для підтвердження своєї гіпотези вчені звернулися до історичних даних. Схожа картина з’явилася в сейсмічних записах початку 1970-х років.

На основі зібраних даних дослідники припускають, що внутрішнє ядро ​​Землі може циклічно змінювати напрямок обертання. Цикл триває близько 70 років – протягом 35 років ядро ​​обертається в одну сторону, потім зупиняється і починає обертатися в іншу сторону. Це явище може пояснити циклічні, незначні відмінності в тривалості днів на Землі та аномалії магнітного поля.

Згідно з цією теорією, на початку 1970-х років внутрішнє ядро ​​не оберталося відносно земної кори. З часом він почав набирати швидкість і обертатися на схід, випереджаючи швидкість обертання поверхні Землі. Але в якийсь момент він почав сповільнюватися, і в 2009-2011 роках його обіг припинився. Зараз він повільно обертається на захід відносно земної кори. З часом він, швидше за все, прискориться, а потім сповільниться, досягнувши чергового затишшя в 2040-х роках.

Вчені зазначили, що ці спостереження доводять, що шари Землі динамічно взаємодіють один з одним. Вони відбуваються від найпотаємніших частин ядра до самої поверхні, викликані гравітаційною взаємодією та передачею кутового моменту від ядра та мантії до кори.

На думку інших вчених, результати дослідження можуть описувати фактичний стан внутрішнього ядра, але це не обов’язково. Джон Відейл з Університету Південної Каліфорнії в Лос-Анджелесі визнає, що авторам дослідження, ймовірно, вдалося «визначити останній 10-річний період більш слабкої активності ядра», але на цій основі важко зробити висновок про його поведінку.

У 2022 році Відейл показав, що зі спостережень сейсмічних хвиль можна зробити висновок про те, що внутрішнє ядро ​​може змінювати своє обертання приблизно кожні три роки. Інші дослідники висунули гіпотезу про те, що внутрішнє ядро ​​взагалі не рухається, і сейсмічні хвилі взагалі не поширюються через нього з різною швидкістю – ядро ​​деформується, що викликає відмінності, які спостерігаються вимірювальними інструментами.

Відале додає, що ключ до того, як справді «працює» внутрішнє ядро ​​Землі, полягає в подальших спостереженнях.

«Усі дані вказують на те, що це не має відношення до життя на поверхні, але ми насправді не знаємо, що відбувається», — каже він. «Однак наша відповідальність — розгадати цю таємницю», — додає він.