Внутри ядра Земли может быть еще одно ядро, считают ученые

На самом деле у Земли может быть два твердых внутренних ядра: внутреннее ядро и оболочка, у которого пока нет названия.

Фото из открытых источников

Кажется, что внутренней структуре Земли просто нет конца. Новое исследование показывает, что компонент, известный как «внутреннее ядро», состоит из самого внутреннего ядра и среднего ядра. Хотя оба, вероятно, состоят из твердого железа и никеля, кажется, что они могут быть разделены и их стоит рассматривать отдельно, если мы хотим понять формирование и поведение нашей планеты.

Знания человечества о внутренней работе Земли сформировались благодаря землетрясениям. Сейсмические волны, возникающие в это время, отражаются от границ планеты или изгибаются, подобно отражающимся световым волнам. Однако, чем больше мы углубляемся, тем труднее их изучать из-за того, что затрагиваются только волны, проходящие почти прямо через центр планеты, а также из-за шума, создаваемого взаимодействиями на границах дальше.

Хотя гипотеза о самом внутреннем ядре была выдвинута более 20 лет, его существование так и осталось под вопросом. Доктор Тхань-Сон Пхем и профессор Хрвое Ткалчич из Австралийского национального университета пишут в новой статье, что они наконец нашли доказательства своей теории. Статья с результатами работы ученых опубликована в журнале Nature Communications.

Чтобы найти ответ, исследователи использовали задержки во времени прихода сейсмических волн от 200 землетрясений магнитудой 6 или более, которые отскакивали назад и вперед через Землю, в некоторых случаях проходя пять раз.

Фото из открытых источников / Схема слоев Земли и сейсмических волн, отражающихся от коры и замедляющихся при прохождении через разные слои. Самое внутреннее ядро составляет примерно половину диаметра внутреннего ядра, но мало по сравнению с внешним ядром и мантией / Изображение: Дрю Уайтхаус, Vizlab национальной вычислительной инфраструктуры, Австралийский национальный университет

Пхем и Ткалчич описывают внутреннее ядро как твердый «металлический шар» диаметром 650 километров. Оно меньше Цереры, но больше любого другого астероида главного пояса. Сейсмические P-волны проходят через нее на 4 процента медленнее, когда они проходят по траектории, наклоненной на 50 градусов к оси вращения Земли. Авторы интерпретируют это как признак того, что она имеет кристаллическую структуру, вызванную тем, как располагаются атомы железа при очень высоких температурах и давлениях. Движение через остальную часть твердого ядра является самым медленным в направлении экваториальной плоскости.

«Это внутреннее ядро похоже на временную капсулу эволюционной истории Земли. Это окаменелая запись, которая служит вратами в события прошлого нашей планеты. События, которые произошли на Земле сотни миллионов или миллиарды лет назад», - заявил Ткалчич.

Авторы исследования предполагают, что крупное глобальное событие заставило внутреннее ядро отделиться от остальной части внутреннего ядра, хотя они еще не знают, что это было.

Считается, что внутреннее ядро в целом растет по мере затвердевания частей жидкого внешнего ядра. Однако не известно, смещается ли граница между самым внутренним ядром и окружающей оболочкой.

Авторы сообщают, что работа стала возможной благодаря растущему числу сейсмических датчиков, распределенных по всей планете. Создав широкую сеть и проанализировав данные из многих мест, авторы смогли отслеживать сейсмические волны с беспрецедентной детализацией, в том числе проходящие с севера на юг почти прямо сквозь Землю. Они также разработали методы усиления сигнала от отдаленных сейсмических волн, отличая его от локализованного шума.

Авторы предполагают, что будущие исследования позволят изучить границу между самым внутренним ядром и оболочкой вокруг него.

В прошлом году Ткалчич и его коллега поставили под сомнение представление о внутренней структуре Марса, предоставив доказательства того, что его мантия все еще содержит подвижную магму.