Naukowcy z Uniwersytetu Południowej Kalifornii udowodnili, że jądro Ziemi traci prędkość

Nowe badanie dostarcza wyraźnych dowodów na to, że wewnętrzne jądro Ziemi zaczęło zwalniać około 2010 roku.

Uniwersytet Południowej Kalifornii Naukowcy odkryli, że wewnętrzne jądro Ziemi zwalnia w stosunku do powierzchni planety. Jest to zjawisko, które rozpoczęło się około 2010 roku, po dziesięcioleciach utrzymywania się odwrotnej tendencji. Tę zasadniczą zmianę wykazano na podstawie analizy szczegółowych danych sejsmicznych pochodzących z trzęsień ziemi i testów nuklearnych. Na spowolnienie wpływa dynamika otaczającego płynnego jądra zewnętrznego i przyciąganie grawitacyjne płaszcza Ziemi, które może nieznacznie wpływać na obrót Ziemi.

Wewnętrzna dynamika rdzenia

Naukowcy z Uniwersytetu Południowej Kalifornii udowodnili, że wewnętrzne jądro Ziemi cofa się – zwalnia – w stosunku do powierzchni planety, jak pokazują nowe badania opublikowane 12 czerwca w czasopiśmie. Natura.

Społeczność naukowa od dawna debatuje nad ruchem jądra wewnętrznego, a niektóre badania sugerują, że obraca się ono szybciej niż powierzchnia Ziemi. Jednak ostatnie badania przeprowadzone na Uniwersytecie Południowej Kalifornii pokazują niezbicie, że począwszy od około 2010 roku wewnętrzne jądro zwolniło i obecnie porusza się wolniej niż powierzchnia planety.

„Kiedy po raz pierwszy zobaczyłem sejsmogramy wskazujące na tę zmianę, byłem zdumiony” – powiedział John Vidal, profesor dziekanów nauk o Ziemi w USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences. „Ale kiedy znaleźliśmy dwadzieścia innych obserwacji wskazujących na ten sam wzór, wniosek był nieunikniony. Jądro wewnętrzne zwolniło po raz pierwszy od kilku dziesięcioleci. Inni naukowcy opowiadali się ostatnio za podobnymi i różnymi modelami, ale nasze najnowsze badanie dostarcza najbardziej przekonującym rozwiązaniem.”

Względny spadek i spowolnienie

Jądro wewnętrzne znajduje się w stanie inwersji i cofania w stosunku do powierzchni planety, ponieważ po raz pierwszy od około 40 lat porusza się nieco wolniej, a nie szybciej niż płaszcz Ziemi. W porównaniu z prędkością w poprzednich dziesięcioleciach, rdzeń wewnętrzny zwalnia.

Wewnętrzny rdzeń to solidna kula z żelaza i niklu otoczona zewnętrznym rdzeniem z ciekłego żelaza i niklu. Jądro wewnętrzne, mniej więcej wielkości Księżyca, leży ponad 5000 mil pod naszymi stopami i stanowi wyzwanie dla badaczy: nie można go zwiedzać ani oglądać. Naukowcy muszą wykorzystywać fale sejsmiczne trzęsień ziemi, aby stworzyć wizualizacje ruchu wewnętrznego jądra.

Nowe podejście do podejścia iteracyjnego

W odróżnieniu od innych badań Vidal i Wei Wang z Chińskiej Akademii Nauk wykorzystali powtarzające się kształty fal i trzęsienia ziemi. Powtarzające się trzęsienia ziemi to zdarzenia sejsmiczne, które występują w tym samym miejscu i powodują powstanie identycznych sejsmogramów.

W tym badaniu naukowcy zebrali i przeanalizowali dane sejsmiczne zarejestrowane wokół Sandwich Południowy z 121 powtarzających się trzęsień ziemi, które miały miejsce w latach 1991–2023. Wykorzystali także dane z podwójnych sowieckich testów nuklearnych w latach 1971–1974, a także wielokrotnych testów francuskich i amerykańskich. Eksperymenty nuklearne z innych badań jądra wewnętrznego.

Vidal powiedział, że spowolnienie prędkości wewnętrznego jądra było spowodowane kołysaniem otaczającego go zewnętrznego jądra ciekłego żelaza, które generuje ziemskie pole magnetyczne, a także siłami grawitacyjnymi z gęstych obszarów pokrywającego go skalistego płaszcza.

Wpływ na powierzchnię Ziemi

Skutki tej zmiany w ruchu wewnętrznego jądra powierzchni Ziemi można jedynie spekulować. Vidal powiedział, że cofanie się wewnętrznego jądra może zmienić długość dnia o ułamki sekundy: „Bardzo trudno zauważyć, że rzędu jednej tysięcznej sekundy niemal ginie w szumie oceanów i atmosfera.”

Przyszłe badania przeprowadzone przez naukowców z USC mają nadzieję na bardziej szczegółowe wytyczenie ścieżki wewnętrznego jądra, aby dokładnie odkryć, dlaczego się on przemieszcza.

„Wewnętrzny taniec serca może być bardziej żywy, niż dotychczas przypuszczaliśmy” – powiedział Vidal.

Odniesienie: „Wycofanie rdzenia wewnętrznego przez odbicia fali sejsmicznej” Wei Wanga, Jun E. Fidel, Guanying Pang, Keith D. Cooper i Ruyan Wang, 12 czerwca 2024 r., Natura.
doi: 10.1038/s41586-024-07536-4

Oprócz Vidala do innych autorów badania należą Ruian Wang z Uniwersytetu Południowej Kalifornii w Dornsife, Wei Wang z Chińskiej Akademii Nauk, Guanying Pang z Cornell University i Keith Cooper z Uniwersytetu Utah.

Badania te były wspierane przez National Science Foundation (EAR-2041892) oraz Instytut Geologii i Geofizyki Chińskiej Akademii Nauk (IGGCAS-201904 i IGGCAS-202204).