Доказаны внутренние колебания ядра Земли, что противоречит ранее принятым моделям
Ученые USC обнаружили доказательства того, что внутреннее ядро Земли колеблется, что противоречит ранее принятым моделям, которые предполагали, что оно постоянно вращается с большей скоростью, чем поверхность планеты.
Исследователи Университета Южной Калифорнии определили шестилетний цикл сверх- и субвращения во внутреннем ядре Земли, что противоречит ранее принятым моделям, предполагавшим, что оно постоянно вращается с большей скоростью, чем поверхность планеты. Предоставлено: Эдвард Сотело/USC.
Их исследование, опубликованное сегодня в Science Advances, показывает, что внутреннее ядро изменило направление за шестилетний период с 1969 по 1974 год, согласно анализу сейсмических данных. Ученые говорят, что их модель движения внутреннего ядра также объясняет изменение продолжительности дня, которое, как было показано, постоянно колеблется в течение последних нескольких десятилетий.
«Наши результаты показывают, что поверхность Земли смещается по сравнению с ее внутренним ядром, как люди утверждали в течение 20 лет», — сказал Джон Э. Видейл, соавтор исследования и декан профессор наук о Земле в Дорнсайфском колледже USC. Письма, искусства и науки. «Однако наши последние наблюдения показывают, что внутреннее ядро вращалось немного медленнее с 1969 по 1971 год, а затем двигалось в другом направлении с 1971 по 1974 год. Мы также отмечаем, что продолжительность дня увеличивалась и уменьшалась, как и предсказывалось.
«Совпадение этих двух наблюдений делает осцилляцию вероятной интерпретацией».
Анализ атомных испытаний точно определяет скорость и направление вращения
Наше понимание внутреннего ядра значительно расширилось за последние 30 лет. Было показано, что внутреннее ядро — горячий, плотный шар из твердого железа размером с Плутон — движется и/или изменяется на протяжении десятилетий. Также невозможно наблюдать напрямую, а это означает, что исследователи изо всех сил пытаются с помощью косвенных измерений объяснить закономерность, скорость и причину движения и изменений.
Исследование, опубликованное в 1996 году, было первым, в котором было высказано предположение, что внутреннее ядро вращается быстрее, чем остальная часть планеты — это также известно как супервращение — примерно на 1 градус в год. Последующие открытия Видейла укрепили идею о том, что внутреннее ядро вращается сверхвысокой скоростью, хотя и с меньшей скоростью.
Используя данные сейсмической решетки с большой апертурой (LASA), объекта ВВС США в Монтане, исследователь Вей Ван и Видейл обнаружили, что внутреннее ядро вращается медленнее, чем предполагалось ранее, примерно на 0,1 градуса в год. В исследовании анализировались волны, генерируемые советскими подземными ядерными испытаниями в 1971–1974 годах на арктическом архипелаге Новая Земля, с использованием новой техники формирования луча, разработанной Видейлом.
Новые результаты были получены, когда Ван и Видейл применили ту же методологию к паре более ранних атомных испытаний под островом Амчитка на оконечности Аляскского архипелага — Милроу в 1969 году и Канникин в 1971 году. Измеряя волны сжатия, возникающие в результате ядерных взрывов, они обнаружили внутреннее ядро имело обратное направление, вращаясь не менее чем на одну десятую градуса в год.
Это последнее исследование стало первым случаем, когда хорошо известное шестилетнее колебание было выявлено посредством прямых сейсмологических наблюдений.
«Идея о том, что внутреннее ядро колеблется, была моделью, которая существовала, но сообщество разделилось во мнениях относительно ее жизнеспособности», — говорит Видейл. «Мы пришли к этому, ожидая увидеть такое же направление и скорость вращения в более ранней паре атомных испытаний, но вместо этого мы увидели противоположное. Мы были очень удивлены, обнаружив, что он движется в другом направлении».
Будущие исследования, чтобы глубже понять, почему сформировалось внутреннее ядро
Видейл и Ван отметили, что будущие исследования будут зависеть от обнаружения достаточно точных наблюдений для сравнения с этими результатами. По словам Вана, используя сейсмологические данные атомных испытаний в предыдущих исследованиях, они смогли определить точное место и время очень простого сейсмического события. Однако LASA в Монтане закрылась в 1978 году, и эпоха подземных атомных испытаний в США закончилась, а это означает, что исследователям придется полагаться на сравнительно неточные данные о землетрясениях, даже с учетом последних достижений в области приборов.
Исследование действительно поддерживает предположение о том, что внутреннее ядро колеблется на основе изменений продолжительности дня — плюс-минус 0,2 секунды в течение шести лет — и геомагнитных полей, оба из которых соответствуют теории как по амплитуде, так и по фазе. Видейл говорит, что результаты дают убедительную теорию для многих вопросов, поставленных исследовательским сообществом.
«Внутреннее ядро не зафиксировано — оно движется под нашими ногами и, кажется, перемещается туда-сюда на пару километров каждые шесть лет», — сказал Видейл. «Один из вопросов, на который мы пытались ответить, заключается в том, перемещается ли внутреннее ядро постепенно или оно в основном заблокировано по сравнению со всем остальным в долгосрочной перспективе? Мы пытаемся понять, как сформировалось внутреннее ядро и как оно перемещается во времени — это является важным шагом в лучшем понимании этого процесса».
