Ново проучване разкрива, че вътрешното ядро на Земята расте по-бързо от едната си страна, което би могло да помогне да се обясни на колко години е вътрешното ядро и още за историята на магнитното поле на Земята.
Магнитното поле на Земята се генерира от вътрешното ядро от плътно желязо, въртящо се във външно ядро от течно желязо чрез геодинамо - процес, при който кинетичната енергия на движещи се течности се преобразува в магнитна енергия. Разпространявайки се далеч отвъд нашата атмосфера, това поле защитава планетата ни от опасни частици като слънчевия вятър и космическите лъчи. Но тъй като видимите му ефекти върху повърхността на планетата са толкова минимални, изучаването на историята на полето е трудно.
Макар да е само на около 5000 километра под нас, твърдото метално ядро на Земята е открито едва през 1936 г. Почти век по-късно все още крие загадки, които се изследват от екипи от различни специалисти - сеизмолози, които косвено го проучват със сеизмични вълни, експерти по геодинамика, които създават модели на неговата динамика, и минералози, които изучават поведението на железните сплави при високи налягания и температури.
Комбинирайки тези дисциплини, новото проучване разкрива как вътрешното ядро на Земята расте по-бързо от едната си страна, което би могло да помогне да се обясни на колко години е вътрешното ядро и още за историята на магнитното поле на Земята. За своята работа двама от водещите автори разказват в статия в сайта The Conversation.
Ядрото на Земята се е образувало много рано в историята на нашата планета от 4,5 милиарда години, през първите 200 милиона години. Гравитацията притегля по-тежкото желязо към центъра на младата планета, оставяйки скалистите силикатни минерали, за да съставят мантията и кората.
Земята по това време е била доста гореща. Загубата на тази топлина и нагряването от продължаващия радиоактивен разпад оттогава са задвижвали еволюцията на нашата планета. Загубата на топлина във вътрешността на Земята задвижва енергичния поток във външното ядро на течното желязо, което създава магнитното поле на Земята.
Тъй като Земята се охлажда с течение на времето, температурата в центъра на планетата в крайна сметка пада под точката на топене на желязото при екстремни налягания и вътрешното ядро започна да кристализира. Днес вътрешното ядро продължава да расте с приблизително 1 мм в радиус всяка година, което се равнява на втвърдяването на 8 000 тона разтопено желязо всяка секунда. След милиарди години това охлаждане в крайна сметка ще доведе до това цялото ядро да стане твърдо, оставяйки Земята без защитното й магнитно поле.
Това втвърдяване обаче не създава хомогенна твърда сфера. През 90-те години на миналия век учените с помощта на засичането на сеизмичните вълни, минаващи през вътрешното ядро, разбират, че във вътрешното ядро е асиметрично.
Нов модел на сеизмолози от Калифорнийския университет в Бъркли предполага, че вътрешното ядро на Земята да расте по-бързо от източната му страна (вляво), отколкото от западната. Гравитацията изравнява асиметричния растеж чрез изтласкване на железни кристали към северния и южния полюс (стрелките). Тя се стреми да подравнява дългата ос на железните кристали по оста на въртене на планетата (пунктираната линия), обяснявайки различните времена на преминаване на сеизмичните вълни през вътрешното ядро. Кредит: Графика на Марин Лаблес (Marine Lasbleis).
Новото изследване разкрива, че източното вътрешно ядро, разположено под морето Банда в Индонезия, расте по-бързо от западната страна под Бразилия. Моделът описва как асиметричният растеж - с около 60% по-висок в източната част в сравнение със западната част - може преференциално да ориентира железните кристали по оста на въртене, с по-голямо изравняване на запад, отколкото на изток, и обяснява разликата в скоростта на сеизмичните вълни във вътрешната ядро.
Този неравномерният растеж според авторите е причинен от останалата част от планетата, която изсмуква топлината по-бързо от някои части на вътрешното ядро, отколкото други.
Но твърдото вътрешно ядро е подложено на гравитационни сили, които разпределят равномерно новия растеж като поддържа сферичната форма на вътрешното ядро. Това означава, че Земята няма опасност от преобръщане, въпреки неравномерния растеж.
Когато изследователите съпоставят своите сеизмични наблюдения с техните модели на потока, те установяват, че е вероятно вътрешното ядро - в центъра на цялото ядро, което се е образувало много по-рано и може да е на възраст между 500 милиона и 1500 милиона години. Което и число да се окаже вярно, ясно е, че вътрешното ядро е относително младо, някъде между една девета и една трета от възрастта на Земята.
„Предполагаме доста свободни граници на възрастта на вътрешното ядро - между половин милиард и 1,5 милиарда години - което може да бъде от полза за дебата как е генерирано магнитното поле преди съществуването на твърдото вътрешно ядро“, споделя Барбара Романович (Barbara Romanowicz), професор в Университета в Бъркли в Катедрата за науки за Земята и планетите и почетен директор на сеизмологичната лаборатория в Бъркли (BSL).
Тази нова работа представя надежден нов модел на вътрешното ядро. Въпреки това, редица физически предположения, направени от авторите, би трябвало да са верни, за да бъде това правилно. Например моделът работи само ако вътрешното ядро се състои от една специфична кристална фаза на желязо, за която има известна несигурност.
И прави ли нашето неравномерно вътрешно ядро Земята необичайна? Оказва се, че много планетарни тела имат две половини, които по някакъв начин са различни помежду си. На Марс повърхността на северната половина е по-ниска, докато южната половина е по-планинска. Близко разположената кора на Луната е химически различна от тази на далечната страна. На Меркурий и Юпитер магнитното поле не образува огледален образ между север и юг.
Макар че причините за всички тези асиметрии да са различни, Земята изглежда не е единствената леко асиметрична планета в Слънчевата система.
Справка:
“Dynamic history of the inner core constrained by seismic anisotropy” by Daniel A. Frost, Marine Lasbleis, Brian Chandler and Barbara Romanowicz, 3 June 2021, Nature Geoscience.
DOI: 10.1038/s41561-021-00761-w
Източници:
Is Earth’s Core Lopsided? Something Strange Is Going On in Our Planet’s Interior, Scitech daily
Earth’s inner core is growing more on one side than the other – here’s why the planet isn’t tipping, The Conversation
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари