Ядро Земли меняет форму: геофизики открыли феномен, последствия которого трудно предсказать
Nature Geoscience: земное ядро меняет форму
Некрепкий орешек
Проникнув в ядро Земли — гипотетически, конечно, геофизики не перестают ему удивляться. Ядро оказалось железным и сложным. Снаружи оно жидкое, а внутри – твердое. Диаметр этого, так называемого, внутреннего ядра 2440 километров. Словно орешек в конфетке этот шар размером примерно с Плутон плавает в окружении расплавленного железного «сиропа».
Земля, вместе со всем тем, что находится на ее поверхности, и «орешек» вращаются в одну сторону, но с разными скоростями. Внутреннее твердое ядро – чуть быстрее. Однако в последнее время оно стало тормозить – относительно поверхности и жидкого окружения. «Орешек» вроде бы остановился и даже двинулся в обратную сторону – поверхность начала его обгонять.
Об изменениях заявляли многие ученые – в том числе и Джон Видейл (geophysicist John Vidale) вместе с коллегами из Университета Южной Калифорнии (University of Southern California, Los Angeles -UCLA). Ныне они заметили новые странности: «орешек» стал менять форму.
Открытия, которое геофизик назвал невероятными, были сделаны с помощью сейсмических волн.
Сначала понять, как вращается внутреннее ядро помогли испытания ядерного оружия. В том числе и те, которые проводил СССР на Новой Земле. Американцы-то за ними следили, регистрируя и сами сейсмические волны, и то, как они отражались от внутреннего ядра. Записи сохранились. Их-то и проанализировали Видейл с коллегами.
Потом ученые изучили сейсмические волны от почти 200 землетрясений, которые буквально «прошили» Землю насквозь. Анализ данных свидетельствовал: на характер прохождения волн влияет что-то еще помимо вращения внутреннего ядра – какие-то процессы на границе жидкого и твердого.
Ученые решили: наилучшим будет предположение о том, что меняется форма «орешка». Но пока они не знают как – то ли ядро разбухает, то ли на нем появляются выступы. Что-то ядро «корежит».
Ученые проверяют свою гипотезу, намечают новые исследования, а пока публикуют результаты нынешнего — журнале Nature Geoscience.
Может быть и хуже
Чем грозят процессы, отражающиеся на поведении ядра и его форме? Никто толком не знает. Неизвестность и пугает. Ведь скорее всего именно огромный вращающийся железный шар внутреннего ядра Земли создает то самое геомагнитное поле, которое защищает нас от космической и солнечной радиации, не дает погубить магнитным бурям. А если вращение замедляется, то и поле слабеет? Признаки, кстати, имеются. Не дай бог, ядро остановится, и поле с его защитой совсем исчезнет – спасайся кто может…
Если «внутреннее» вращение как-то влияет на вращение Земли в целом, то она начнет тормозить — все сильнее и сильнее. Сутки, которые уже чуть удлинились, станут заметно длиннее. Не страшно — у людей только прибавится времени.
И такое в истории нашей планеты бывало – жаль людей тогда не было. К примеру, 530 миллионов лет в сутках было по 21 часу, в году — по 420 дней. Столь быстро вращалась Земля, но постепенно притормозила.
Феномен торможения подтвердили цианобактерии или сине-зеленые водоросли, которые фиксировали происходящие изменения своими телами. Когда на них падал свет, водоросли росли вертикально, в темноте — горизонтально. Изучая отложения этих ископаемых в разные геологические эпохи, ученые определили продолжительность тогдашних суток.
КСТАТИ
Откуда известно, что ядро Земли железное
До недавнего времени было два главных довода. Во-первых, средний удельный вес всей Земли намного выше, чем у пород ее внешних слоев. Значит, внутри есть что-то более тяжелое и плотное.
Во-вторых, железо – более всего подходящий материал по удельному весу – один из самых распространенных во Вселенной.
Третий довод два года назад добыли французские ученые из нескольких научных организаций (CEA DAM-DIF, Universit´e Paris-Saclay, ESRF, BP220, F-38043 Grenoble Cedex, European Synchrotron Radiation Facility). Они синтезировали монокристаллическое железо – то само, которое, по бытующим теоретическим представлениям, находится в ядре Земли.
Глубинное железо – гексаферрум – получилось из α-железа (феррита) после того, как с помощью алмазов его образец сжали чудовищным давлением в 7 ГигаПаскалей. Это почти 70 килограммов на квадратный сантиметр. От сжатия температура образца подскочила на 800 градусов;
Оказалось, что свойства гексаферрума зависят от ориентации в пространстве его кристаллов — колебания в таком железе распространяются по-разному в разных направлениях.
Обнаруженный феномен объяснил другой, который озадачил геофизиков еще в 80-е годы прошлого века. Он опять же был связан с сейсмическими волнами. Те, которые шли от полюса к полюсу, проникали сквозь Землю быстрее, чем те, которые распространялись по перпендикулярной оси – через экватор. Если внутри монокристаллическое железо, тогда всё правильно — так и должно быть.
Владимир Лаговский