Більш детальний погляд на склад зовнішнього ядра – включаючи нещодавно знайдений “пончик” з легших елементів – допоможе нам краще зрозуміти магнітне поле Землі.
Усередині земного ядра знайдено загадкову структуру / фото ua.depositphotos.com
Приблизно у 2 890 кілометрах під нашими ногами лежить гігантська куля рідкого металу – ядро планети Земля. Вчені виявили, що навколо екватора є велика пончикоподібна область ядра товщиною в кілька сотень кілометрів, де сейсмічні хвилі поширюються приблизно на 2% повільніше, ніж в іншій частині ядра.
“Ми вважаємо, що ця область містить більше легких елементів, таких як кремній і кисень, і може відігравати вирішальну роль у величезних потоках рідкого металу, що протікають через ядро і створюють магнітне поле Землі”, – розповів професор, завідувач кафедри геофізики Хрвоє Ткальчич.
Хвильове поле “кода-кореляції”
Більшість досліджень сейсмічних хвиль, створених землетрусами, розглядають великі початкові хвильові фронти, які поширюються по всьому світу протягом години або близько того після землетрусу. Дослідники зрозуміли, що можуть дізнатися щось нове, вивчаючи пізнішу, слабшу частину цих хвиль, відому як кода-розділ. Зокрема, вони подивилися, наскільки схожими були коди, записані різними сейсмічними детекторами, через кілька годин після їхнього початку.
Відео дня
“З математичної точки зору, ця схожість вимірюється чимось, що називається кореляцією. Разом ми називаємо цю схожість у пізніх частинах хвиль землетрусу “кода-кореляційним хвильовим полем”. Дивлячись на хвильове поле кода-кореляції, ми виявили крихітні сигнали, що походять від численних ревербераторних хвиль, які інакше ми б не побачили. Зрозумівши шляхи, які пройшли ці ревербераційні хвилі, і зіставивши їх із сигналами в кодокореляційному хвильовому полі, ми з’ясували, скільки часу їм знадобилося для подорожі через планету. Потім ми порівняли те, що побачили на сейсмічних детекторах, розташованих ближче до полюсів, з результатами, отриманими ближче до екватора. Загалом, хвилі, виявлені ближче до полюсів, поширювалися швидше, ніж ті, що були зафіксовані поблизу екватора”, – пояснив професор.
Фахівці випробували багато комп’ютерних моделей і симуляцій того, які умови в ядрі могли створити такі результати. Зрештою, вони виявили, що в зовнішньому ядрі навколо екватора повинен існувати тор – пончикоподібна область, де хвилі рухаються повільніше.
Раніше сейсмологи не виявляли цю область. Однак використання кода-кореляційного хвильового поля дозволила “побачити” зовнішнє ядро більш детально і більш рівномірно.
Попередні дослідження дійшли висновку, що хвилі рухаються повільніше всюди навколо “стелі” зовнішнього ядра. Однак у новому дослідженні фахівці показали, що область низьких швидкостей знаходиться лише поблизу екватора.
Зовнішнє ядро і геодинамо
Зовнішнє ядро Землі має радіус близько 3 480 км. Воно складається в основному із заліза і нікелю, з деякими слідами легших елементів, таких як кремній, кисень, сірка, водень і вуглець.
Нижня частина зовнішнього ядра гарячіша за верхню, і різниця температур змушує рідкий метал рухатися, як вода в каструлі, що кипить на плиті. Цей процес називається тепловою конвекцією, і фахівці думають, що постійний рух повинен означати, що весь матеріал у зовнішньому ядрі досить добре перемішаний і однорідний.
Читайте також:
У Сибіру стрімко розростається гігантська діра в землі (фото)
Температура Землі може підвищитися на 14 градусів, – дослідження
Марсохід NASA зібрав зразки, які допоможуть вченим виявити ймовірні сліди життя на планеті
Але якщо всюди в зовнішньому ядрі є однаковий матеріал, сейсмічні хвилі також повинні поширюватися з приблизно однаковою швидкістю. То чому ж ці хвилі сповільнюються у знайденій пончикоподібній області?
“Ми вважаємо, що в цій області має бути вища концентрація легких елементів. Вони можуть вивільнятися з твердого внутрішнього ядра Землі в зовнішнє ядро, де їхня плавучість створює більшу конвекцію. Чому легких елементів накопичується більше в області екваторіального “пончика”? Вчені вважають, що це можна пояснити, якщо в цьому регіоні більше тепла передається від зовнішнього ядра до кам’янистої мантії над ним”, – пояснює Хрвоє Ткальчич.
У зовнішньому ядрі відбувається ще один процес планетарного масштабу. Обертання Землі та невелике тверде внутрішнє ядро змушують рідину зовнішнього ядра організовуватися в довгі вертикальні вихори, що рухаються з півночі на південь, подібно до гігантських фонтанів.
Турбулентний рух рідкого металу в цих вихорах створює “геодинамо”, відповідальне за створення і підтримку магнітного поля Землі. Це магнітне поле захищає планету від шкідливого сонячного вітру та радіації, роблячи можливим життя на поверхні.
Більш детальний погляд на склад зовнішнього ядра – включаючи нещодавно знайдений “пончик” з легших елементів – допоможе нам краще зрозуміти магнітне поле Землі. Зокрема, те, як поле змінює свою інтенсивність і напрямок у часі, має вирішальне значення для життя на Землі та потенційної придатності до життя планет і екзопланет.
Інші наукові відкриття та новини
Через декілька тижнів астрономи зможуть побачити астероїд “2024 ON” розміром з два футбольних поля. Він пролетить повз Землю на астрономічно близькій, проте все ж безпечній відстані. За словами науковців, таке зближення відбувається в середньому один раз на 10 років.
Тим часом учені провели революційне дослідження, відповідно до якого Великий вибух міг не бути початком всього сущого.
