Вчені помітили ознаки прихованої структури всередині земного ядра

Хоча більшість із нас сприймає землю під ногами як належне, у її складних шарах, немов у сторінках книги, записана історія Землі. Наша історія. Дослідження показують, що в цій історії є маловідомі розділи, приховані глибоко в минулому Землі. Насправді, внутрішнє ядро Землі, ймовірно, має ще одне — ще глибше — внутрішнє ядро.

«Традиційно нас навчали, що Земля має чотири основні шари: кору, мантію, зовнішнє ядро та внутрішнє ядро», — пояснювала геофізикиня з Австралійського національного університету Джоанн Стівенсон у 2021 році. Наші знання про те, що знаходиться під земною корою, здебільшого ґрунтуються на тому, що розповіли вулкани, і що «нашептали» сейсмічні хвилі.

На основі цих непрямих спостережень учені підрахували, що пекельно гаряче внутрішнє ядро, з температурою понад 5000 градусів Цельсія (9000 за Фаренгейтом), становить лише 1% загального об’єму Землі. Але кілька років тому Стівенсон та її колеги знайшли докази того, що внутрішнє ядро Землі може мати дві окремі шари.

«Це надзвичайно захопливо — і, можливо, нам доведеться переписати підручники!» — сказала Стівенсон у той час.

Команда використала алгоритм пошуку, щоб проаналізувати тисячі моделей внутрішнього ядра та порівняти їх із десятиліттями спостережень про те, скільки часу сейсмічним хвилям потрібно, щоб пройти крізь Землю, зібраних Міжнародним сейсмологічним центром.

Що ж там унизу? Команда досліджувала моделі анізотропії внутрішнього ядра — тобто того, як відмінності в складі матеріалу впливають на властивості сейсмічних хвиль — і виявила, що деякі моделі є більш імовірними, ніж інші.

Деякі моделі свідчать, що матеріал внутрішнього ядра пропускає сейсмічні хвилі швидше паралельно екватору, інші ж — що хвилі проходять швидше паралельно осі обертання Землі. При цьому тривають суперечки щодо точного ступеня відмінності на певних кутах.

У цьому дослідженні не було виявлено значних змін на глибину у внутрішньому ядрі, але було зафіксовано зміну напрямку «повільного» поширення хвиль на кут 54 градуси, тоді як «швидкий» напрямок залишався паралельним до осі обертання.

«Ми виявили докази, які можуть свідчити про зміну структури заліза, що, ймовірно, вказує на дві окремі події охолодження в історії Землі», — пояснила Стівенсон.

«Деталі цієї події поки що залишаються загадкою, але ми додали ще одну частинку до мозаїки нашого знання про внутрішнє ядро Землі».

Ці висновки можуть пояснити, чому деякі експериментальні дані не збігаються з нашими нинішніми моделями структури Землі.

Про існування найвнутрішнього шару підозрювали й раніше — натяки на це давали різні кристалічні структури заліза, з якого складається ядро.

«Нам бракує даних через обмежену кількість землетрусів і приймачів у глобальному масштабі, особливо в полярних регіонах», — пише команда у своїй науковій статті, пояснюючи, що відсутність даних знижує впевненість у висновках.

Однак їхні висновки збігаються з іншими дослідженнями анізотропії найглибшої частини внутрішнього ядра.

Майбутні дослідження можуть допомогти заповнити ці прогалини в даних і дозволити науковцям підтвердити або спростувати ці висновки — і, можливо, розшифрувати ще більше історій, записаних у цій ранній частині історії нашої планети. Це дослідження було опубліковано в журналі Journal of Geophysical Research.