Vedci potvrdili, že vnútorné jadro Zeme sa spomalilo natoľko, že sa pohybuje dozadu. Vedieť, čo to môže znamenať

Prihláste sa na odber vedeckého bulletinu CNN Wonder Theory. Preskúmajte vesmír s fascinujúcimi objavmi, vedeckými pokrokmi a ďalšími novinkami,

cnn
,

Vo vnútri Zeme sa nachádza pevná kovová guľa, ktorá sa otáča nezávisle od našej rotujúcej planéty, ako vrch rotujúci vo vnútri väčšieho vrchu, ktorý je zahalený rúškom tajomstva.

Toto vnútorné jadro fascinuje výskumníkov od jeho objavu dánskym seizmológom Inge Lehmannom v roku 1936 a ako sa otáča – jeho rýchlosť a smer rotácie – je stredobodom debát trvajúcich desaťročia. Rastúce dôkazy naznačujú, že rotácia jadra sa v posledných rokoch dramaticky zmenila, ale vedci sú rozdelení v názore na to, čo sa presne deje – a čo to znamená.

Časť problému spočíva v tom, že nie je možné priamo pozorovať alebo vzorkovať hlboké vnútro Zeme. Seizmológovia získali informácie o pohybe vnútorného jadra skúmaním správania vĺn generovaných veľkými zemetraseniami v regióne. Variácie medzi vlnami rovnakej sily prechádzajúcimi jadrom v rôznych časoch umožnili vedcom zmerať zmeny v polohe vnútorného jadra a vypočítať jeho rotáciu.

„Diferenciálna rotácia vnútorného jadra bola navrhnutá ako fenomén v 70. a 80. rokoch, ale seizmické dôkazy boli publikované až v 90. rokoch,“ povedala Dr Lauren Waszek, docentka fyziky na James Cook University v Austrálii.

Výskumníci však diskutovali o tom, ako interpretovať tieto zistenia, „predovšetkým kvôli výzve podrobného pozorovania vnútorného jadra, vzhľadom na jeho odľahlosť a obmedzené dostupné údaje, “ povedal Waszek. Výsledkom je, že „štúdie uskutočnené v priebehu nasledujúcich rokov a desaťročí sa nezhodujú na rýchlosti rotácie a jej smere vzhľadom na plášť,“ povedal. Niektoré analýzy dokonca navrhli, že jadro sa vôbec neotáča.

perspektívny model Navrhnuté v roku 2023 Opísali vnútorné jadro, ktoré sa v minulosti otáčalo rýchlejšie ako Zem, no teraz sa otáča pomalšie. Vedci uviedli, že po určitú dobu sa rotácia jadra zhodovala s rotáciou Zeme. Potom sa spomalilo ešte viac, až kým sa jadro nezačalo pohybovať dozadu vzhľadom na vrstvy tekutiny, ktoré ho obklopujú.

Niektorí odborníci vtedy varovali, že na potvrdenie tohto záveru je potrebných viac údajov a teraz ďalší tím vedcov predložil nový dôkaz pre túto hypotézu o rýchlosti rotácie vnútorného jadra. Výskum publikovaný v časopise 12. júna Príroda To nielen potvrdzuje jadrovú recesiu, ale podporuje aj návrh z roku 2023, že táto jadrová recesia je súčasťou desaťročia trvajúceho modelu spomaľovania a zrýchľovania.

Spoluautori štúdie uviedli, že nové zistenia tiež potvrdzujú, že zmeny rýchlosti rotácie sledujú 70-ročný cyklus. Dr John WidellDekan profesor vied o Zemi na Dornsife College of Letters, Arts and Sciences na University of Southern California.

„Diskutovali sme o tom 20 rokov a myslím si, že toto to spečatilo,“ povedal Widell. „Myslím, že sme ukončili debatu o tom, či sa vnútorné jadro otriasa a aký bol jeho vzorec za posledných niekoľko desaťročí.“

Nie všetci však súhlasia s tým, že záležitosť je vyriešená a aký vplyv bude mať spomalenie vnútorného jadra na našu planétu, je stále otvorenou otázkou – aj keď niektorí odborníci tvrdia, že v tom môže zohrávať úlohu magnetické pole Zeme.

Pevné kovové vnútorné jadro sa nachádza asi 5 180 kilometrov hlboko vo vnútri Zeme a je obklopené vonkajším jadrom z tekutého kovu. Vnútorné jadro sa skladá prevažne zo železa a niklu a odhaduje sa, že je také horúce ako povrch Slnka – asi 9 800 °F (5 400 °C).

Magnetické pole Zeme priťahuje túto pevnú guľu horúceho kovu a spôsobuje jej rotáciu. Súčasne gravitácia a prúdenie tekutého vonkajšieho jadra a plášťa ťahajú jadro. Počas niekoľkých desaťročí tlak a ťah týchto síl spôsobuje zmenu rýchlosti otáčania jadra, povedal Widel.

Presakovanie tekutín bohatých na kovy vo vonkajšom jadre vytvára elektrické prúdy, ktoré poháňajú magnetické pole Zeme, ktoré chráni našu planétu pred smrteľným slnečným žiarením. Hoci priamy vplyv vnútorného jadra na magnetické pole nie je známy, vedci už skôr informovali v roku 2023 Pomalšie rotujúce jadro by to mohlo potenciálne ovplyvniť a tiež čiastočne skrátiť dĺžku dňa.

Keď sa vedci pokúšajú „vidieť“ naprieč planétou, zvyčajne sledujú dva typy seizmických vĺn: tlakové vlny alebo P vlny a šmykové vlny alebo S vlny. P vlny prechádzajú všetkými typmi materiálov; Podľa štúdie prechádzajú S vlny iba pevnými látkami alebo vysoko viskóznymi tekutinami. US Geological Survey,

Seizmológovia v 80. rokoch 19. storočia zistili, že S vlny produkované zemetrasením neprechádzajú Zemou, a tak dospeli k záveru, že zemské jadro je roztavené. Niektoré P vlny sa však po prechode zemským jadrom objavili na neočakávaných miestach – v „zóne tieňa“, ako to nazval Lehmann. zavolal ho — Vytváranie nezrovnalostí, ktoré nebolo možné vysvetliť. Lehmann bol prvý, kto navrhol, že putujúce P vlny by mohli interagovať s pevným vnútorným jadrom v tekutom vonkajšom jadre na základe údajov z veľkého zemetrasenia, ktoré sa vyskytlo na Novom Zélande v roku 1929.

Sledovaním seizmických vĺn zo zemetrasení, ktoré prešli vnútorným jadrom Zeme podobnými cestami od roku 1964, autori štúdie z roku 2023 zistili, že rotácia nasleduje 70-ročný cyklus. V sedemdesiatych rokoch sa vnútorné jadro otáčalo o niečo rýchlejšie ako planéta. Okolo roku 2008 sa spomalil a od roku 2008 do roku 2023 sa začal pohybovať mierne hore nohami vzhľadom na plášť.

Pre novú štúdiu Vidal a jeho spoluautori pozorovali seizmické vlny generované zemetraseniami na rovnakom mieste v rôznych časoch. V rokoch 1991 až 2023 našli 121 príkladov takýchto zemetrasení na Južných Sandwichových ostrovoch, súostroví sopečných ostrovov v Atlantickom oceáne východne od najjužnejšieho cípu Južnej Ameriky. Výskumníci tiež pozorovali rázové vlny prenikajúce do jadra generované sovietskymi jadrovými testami vykonanými v rokoch 1971 až 1974.

Wiedel povedal, že keď sa jadro otáča, ovplyvňuje to čas príchodu vlny. Porovnanie načasovania seizmických signálov s jadrom odhalilo zmeny v rotácii jadra v priebehu času, čo potvrdilo 70-ročný rotačný cyklus. Podľa výpočtov výskumníkov je jadro pripravené opäť nabrať rýchlosť.

V porovnaní s inými seizmickými štúdiami jadra, ktoré merajú jednotlivé zemetrasenia prechádzajúce jadrom – bez ohľadu na to, kedy sa vyskytnú – použitie iba párových zemetrasení znižuje množstvo použiteľných údajov, čím sa metóda stáva náročnejšou, „povedal Waszek. To však tiež pomohlo vedcom presnejšie merať zmeny v rotácii jadra, tvrdí Wiedel. Ak je model jeho tímu správny, rotácia jadra sa začne znova naberať na obrátkach približne o päť až desať rokov.

Seizmograf tiež odhalil, že rotácia jadra sa počas 70-ročného cyklu spomaľuje a zrýchľuje rôznymi rýchlosťami, „čo by si vyžadovalo vysvetlenie,“ povedal Wiedel. Jednou z možností je, že vnútorné jadro z kovu nie je také pevné, ako sa očakávalo. Povedal, že ak sa pri otáčaní deformuje, môže to ovplyvniť symetriu jeho rotačného pohybu.

Výpočty tímu tiež ukazujú, že rýchlosti rotácie jadra sa líšia pre pohyb dopredu a dozadu, čo je „zaujímavým príspevkom do diskusie,“ povedal Waszek.

Ale hĺbka a neprístupnosť vnútorného jadra znamená, že zostávajú neistoty, povedal. Pokiaľ ide o to, či sa diskusia o rotácii jadra skutočne skončila, Waszek povedal: „Potrebujeme viac údajov a lepšie interdisciplinárne nástroje, aby sme to mohli ďalej skúmať.“

Zmeny v rotácii jadra – hoci ich možno sledovať a merať – sú pre ľudí na zemskom povrchu takmer nepostrehnuteľné, povedal Wiedel. Keď sa jadro otáča pomalšie, rýchlosť plášťa sa zvyšuje. Táto zmena spôsobuje, že Zem rotuje rýchlejšie a dĺžka dňa sa skracuje. Ale takéto rotačné zmeny v dĺžke dňa predstavujú iba tisíciny sekundy, povedal.

Povedal: „Aký vplyv to bude mať na celý život človeka?“ „Nemyslím si, že to znamená niečo zvláštne.“

Vedci skúmajú vnútorné jadro, aby zistili, ako sa vytvorilo hlboké vnútro Zeme a ako súvisí aktivita vo všetkých podpovrchových vrstvách planéty. Záhadná oblasť, kde tekuté vonkajšie jadro obklopuje pevné vnútorné jadro, je obzvlášť zaujímavá, povedal Wiedel. Ako miesto, kde sa stretávajú kvapaliny a pevné látky, je táto hranica „preplnená potenciálom aktivity“, ako je hranica jadro-plášť a hranica medzi plášťom a kôrou.

„Napríklad na hranici vnútorného jadra môžu byť sopky, kde sa stretávajú a pohybujú pevné látky a kvapaliny,“ povedal.

Pretože rotácia vnútorného jadra ovplyvňuje pohyb vo vonkajšom jadre, rotácia vnútorného jadra poháňa magnetické pole Zeme, hoci je potrebný ďalší výskum, aby sme zistili jeho presnú úlohu. Waszek povedal, že o celkovej štruktúre vnútorného jadra je stále čo učiť.

„Inovatívne a pripravované metódy budú ústredné pri zodpovedaní prebiehajúcich otázok o vnútornom jadre Zeme vrátane rotácie.“

Mindy Weissberger je vedecká spisovateľka a mediálna producentka, ktorej práce boli publikované v časopisoch Live Science, Scientific American a How It Works.