Вътрешното ядро на Земята е твърдо, но подобно на златото и платината

За първи път екип изследователи от Австралийския национален университет потвърди, че вътрешното ядро на планетата ни е наистина твърдо - макар и не толкова, колкото предполагаха предишните модели, пише ScienceАlert. 

Това е установено по нов начин, описан в статия, публикувана в Science.

Самият факт, че знаем толкова много за вътрешността на Земята, е удивителен. Най-дълбоката дупка, която сме изкопали, е дълбока "само" около 12 километра, докато радиусът на нашата планета е 6378 км - как бихме могли да знаем толкова много за структурата на Земята?

^{Опростена схема на структурата на Земята.}

Сеизмичните вълни

Учените използват много неща, за да проучат тази структура, но най-важната информация идва от сеизмичните вълни. Всеки път, когато се случва земетресение, то изпраща вълни на натиск във всички посоки - много подобни на акустичните вълни, които използваме, за да разговаряме и да чуваме звуци. Тези вълни се разпространяват под повърхността, отразяват се и се пречупват, когато преминават от една среда в друга. Накрая те достигат до повърхността, където се регистрират от сеизмографи - устройства, които измерват движението на земята.

С помощта на сеизмографите изследователите могат да извлекат изненадващо голямо количество информация. Например, чрез измерване на времето на пристигане на сеизмичните вълни в различни сеизмографски станции, може да се засече позицията на епицентъра на земетресенията - така знаем къде се случват земетресенията.

Но това е само началото.

^{Типична сеизмограма.}

Нещо повече, от данните за самото земетресение, можем да извлечем данни за скалите, през които е преминала сеизмичната вълна .

Общо взето, има три вида сеизмични вълни:

• P или първични вълни (Primary waves), които са надлъжни вълни (това са най-бързите и първите, които пристигат);

^{Източник: geometrics.com}

• S или вторични вълни (Secondary waves), които са напречни срязващи вълни;

^{Източник: geometrics.com}

• Повърхностни вълни, които са по-бавни от двете P и S вълни, но имат по-голяма амплитуда и по-сложни движения.

^{Източник: geometrics.com}

P-вълните пътуват през всякакъв тип среда, докато S-вълните се движат само през твърди среди - през течни не преминават. Това е важен индикатор и благодарение на него сега се знае, че външното ядро на Земята е течно, тъй като S-вълните не преминават през него. Това не е течност в конвенционалния смисъл (по-скоро е нещо вискозно като разтопена лава или гъст мед), но определено не е твърдо.

^{Изображение на различни сеизмични вълни, разпространяващи се през Земята.}

По този начин се разбра също и че вътрешното ядро е твърдо, тъй като S-вълните могат да преминат през него. Въпреки това, малкият размер на вътрешното ядро прави откриването на срязващите вълни много трудно и тази теория все още се нуждае от допълнителна проверка.

С тази идея е направено новото проучване.

J вълни

J вълната е всъщност S вълна, която преминава през най-вътрешното ядро.

J вълните са по-неуловими, защото имат малки амплитуди, а вътрешното ядро на Земята е с относително малък обем, което означава, че повечето сеизмични вълни преминават покрай него, без да го засегнат. Малките слаби амплитуди са толкова голям проблем, че откриването на J-вълните понякога се нарича "Свещен Граал" на глобалната сеизмология.

Въпреки това доц. Хрвое Ткалчич (Hrvoje Tkalčić) и докторантът Тхан-Сон Пхам (Than-Son Phạm) твърдят, че са открили нов находчив начин за идентифициране на J-вълните.

Те не наблюдават директно идващата вълна, а я пренебрегват в по-голямата й част и следват вълновите сигнали, след като са преминали най-силните. Като изучават сходствата между тези сигнали при два приемника след голямо земетресение те могат да наблюдават корелация на моделите и тази корелация е ключът към идентификацията на J-вълната. Подобен подход е използван от други учени за изследване на дебелината на антарктическия лед.

"Изхвърлихме първите три часа на сеизмограмата и разгледахме какво се случва между три и десет часа след земетресението. Искахме да се отървем от силните сигнали. С помощта на глобалната мрежа от станции взехме всяка една двойка приемници и всяко едно голямо земетресение - много комбинации - и измерихме приликите между сеизмограмите. Това е кръстосана корелация или измерване на приликата. На басата на тези прилики създадохме глобална корелограма - нещо като пръстов отпечатък на Земята”, обяснява водещият автор Ткалчич.

Използвайки този подход изследователите потвърждават, че вътрешното ядро ​​изглежда наистина твърдо, макар да има някои разлики с досегашните модели. Всъщност то е малко подобно на два много познати материали - злато и платина.

"Открихме, че вътрешното ядро е наистина твърдо, но също така открихме, че е по-меко от предишните представи", заяви Ткалчич.

"Оказва се, че ако нашите резултати са верни, вътрешното ядро има еластични свойства подобни на златото и платината. Вътрешното ядро ​​е като капсула на времето, ако го разберем, ще разберем как се е формирала планетата и как се развива".

Още по темата

13/02/2018

Земята

Вътрешното ядро ​​на Земята не трябва технически да съществува

10/01/2017

Земята

Откриха липсващия елемент в земното ядро

11/12/2016

Земята

Колко горещ може да бъде адът?

13/05/2022

Земята

Инге Леман - откривателят на вътрешното ядро на Земята