Что происходит во внутреннем ядре Земли? Новые исследования

Исчерпывающие сейсмические данные от повторяющихся землетрясений и новые методы обработки дали лучшее доказательство того, что внутреннее ядро Земли вращается — раскрывая лучшее понимание горячо обсуждаемых процессов, которые управляют магнитным полем планеты.

Новое исследование ученых из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне было опубликовано в журнале Earth and Planetary Science Letters.

Вращение ядра или растущие на нем горы?

Геологи не до конца понимают, как работает генератор магнитного поля Земли, но подозревают, что он тесно связан с процессами на границе между внутренним ядром Земли и внешней оболочкой. Сдвиги в расположении магнитных полюсов, изменения напряженности поля и аномальные сейсмические данные побудили исследователей присмотреться повнимательнее к этой границе.

«В 1996 году наша группа впервые обнаружила небольшое, но систематическое изменение сейсмических волн, проходящих через внутреннее ядро, которое мы интерпретировали как свидетельство дифференциального вращения внутреннего ядра относительно земной поверхности», — сказал профессор геологии и соавтор исследования Сяодун Сун (Пекинский университет). «Но некоторые полагают, что-то, что мы интерпретируем как движение, является результатом сейсмических волн, отражающихся от попеременно увеличивающейся и уменьшающейся внутренней границы ядра, то есть там есть растущие горы и прорезающиеся каньоны».

На языке сейсмических волн

Исследователи представляют сейсмические данные из различных географических точек и повторяющиеся землетрясения, называемые дублетами, которые происходят в одном и том же месте в течение долгого времени. «Имея данные из одного и того же места, но в разное время, мы можем отличить сейсмические сигналы, которые изменяются из-за локализованных изменений рельефа, от тех, которые изменяются из-за движения и вращения», — сказал Йи Ян, аспирант и ведущий автор исследования.

Исследователи обнаружили, что некоторые из генерируемых землетрясением сейсмических волн проникают через железное тело ниже границы внутреннего ядра и изменяются с течением времени, чего не произошло бы, если бы внутреннее ядро было неподвижным. «Важно отметить, что мы видим, что эти преломленные волны изменяются до того, как отраженные волны отскакивают от внутренней границы ядра, подразумевая, что изменения происходят изнутри внутреннего ядра», — сказал Сон.

 

В основе дискуссии лежит тот факт, что предыдущие исследования рассматривали относительно небольшой пул несколько неоднозначных данных, полученных с помощью недостаточно точного метода, заявили исследователи.

И все-таки ядро вертится

«То, что отличает наш анализ, — это наш точный метод для точного определения того, когда изменения в сейсмических сигналах происходят и поступают на различные сейсмические станции по всему миру», — сказал Ян. «Мы используем сейсмическую волну, которая не достигла внутреннего ядра в качестве опорной волны в наших расчетах, что устраняет большую часть неясности».

Этот точный анализ времени прибытия, обширная коллекция данных самого высокого качества и тщательный статистический анализ, выполненный Янгом, — вот что дает этому исследованию его силу, подчеркнул Сун.

«Эта работа подтверждает, что временные изменения происходят в основном, если не все, из тела внутреннего ядра, и идея о том, что изменения внутренней поверхности ядра являются единственным источником изменений сигнала, теперь может быть исключена», — сказал он.

Читайте также о том, что открыта супер сверхновая звезда, затмевающая все остальные.