Мало кто из нас задумывается о бурлящем, вращающемся содержимом Земли, пока какое-нибудь внезапное событие, землетрясение или извержение вулкана, не заставит нас задуматься.
Однако ученые-геологи немного лучше разбираются в динамике земных внутренностей и только что обнаружили, что твердое внутреннее железное ядро Земли – которое обычно вращается в почти не имеющей трения расплавленной внешней оболочке – похоже, замедлилось до полной остановки.
“Мы обнаружили удивительные факты, свидетельствующие о том, что внутреннее ядро почти прекратило свое вращение в последнее десятилетие и, возможно, переживает поворот назад в многовековой периодичности колебаний, – пишут в опубликованной работе геофизики И Ян и Сяодун Сонг из Пекинского университета в Пекине.
О том, что внутреннее ядро Земли вращается относительно находящейся над ним мантии, мы знаем всего несколько десятилетий, поскольку это было подтверждено в 1996 году Сонгом и его коллегой сейсмологом Полом Ричардсом из Колумбийского университета. До их работы идея о том, что внутреннее ядро Земли вращается отдельно от остальной части планеты, была недоказанной теорией, предсказанной недоказанной моделью магнитного поля Земли.
С тех пор ученые, изучающие Землю, пытаются выяснить – с расстояния 5 100 километров – насколько быстро или медленно вращается внутреннее ядро.
Сначала считалось, что внутреннее ядро совершает полный оборот каждые 400 лет, движимое электромагнитным моментом и уравновешенное гравитационным притяжением. Но вскоре другие ученые предположили, что оно вращается гораздо медленнее, и для полного оборота ему требуется 1000 лет или больше.
Скорость этого вращения и вопрос о том, меняется ли она, до сих пор вызывает споры. Однако внутреннее ядро продолжает свой долгий путь, не обращая внимания на бурные дебаты наверху.
Взвесив все за и против, Сонг вернулся к тому же методу, который он и Ричардс использовали для вывода о том, что внутреннее ядро вращается. В 1996 году они отслеживали показания сейсмических волн от повторяющихся землетрясений, называемых дублетами, которые прошли через внутреннее ядро от южной Атлантики до Аляски в период с 1967 по 1995 год.
Если бы внутреннее ядро не двигалось, ударные волны должны были бы пройти тот же путь. Но Сонг и Ричардс показали, что с 1960-х по 1990-е годы сейсмические волны становились на доли секунды быстрее.
Теперь, в новом исследовании, проведенном совместно с Янгом, Сонг вновь обратился к старым данным и сравнил их с более поздними образцами почти идентичных сейсмических волн, которые указывают на то, что внутреннее ядро замедлилось и даже может начать обратное движение.
Они обнаружили, что примерно с 2009 года траектории, которые ранее демонстрировали значительные временные колебания, практически не изменились, когда сейсмические волны проходили через ядро и выходили с другой стороны. Любая разница во времени исчезла.
“Эта глобальная закономерность свидетельствует о том, что вращение внутри ядра недавно приостановилось, – пишут Янг и Сонг.
Янг и Сонг также считают, что недавняя остановка вращения внутреннего ядра связана с обратным вращением: твердая железная сфера соскальзывает в другую сторону в рамках семидесятилетней осцилляции.
По их расчетам, небольшого дисбаланса в электромагнитных и гравитационных силах будет достаточно, чтобы замедлить, а затем повернуть вспять вращение внутреннего ядра, что и наблюдается.
Но и это еще не все. Исследователи отмечают, что семидесятилетнее переключение совпадает с другими периодическими изменениями, наблюдаемыми на поверхности Земли, в продолжительности дня и магнитном поле, которые имеют периодичность в шесть-семь десятилетий. Десятилетние закономерности в климатических наблюдениях, таких как средняя глобальная температура и повышение уровня моря, также кажутся странным совпадением.
По мнению Янга и Сонга, эти частые, медленно меняющиеся, едва различимые колебания, которые происходят каждые 60-70 лет, указывают на “резонансную систему в различных слоях Земли” – как будто вся планета гудит под одну, мрачную мелодию.
Поскольку считается, что внутреннее ядро Земли динамически связано с ее внешними слоями, связанными с внешним ядром электромагнитной связью, а с мантией – гравитационными силами, исследование может также помочь нам понять, как процессы, происходящие глубоко внутри нашей планеты, влияют на ее поверхность – тонкую кору, на которой мы живем, расположенную поверх вращающегося внутреннего слоя.
“Эти наблюдения свидетельствуют о динамическом взаимодействии между слоями Земли, от самых глубоких недр до поверхности”, – заключают Янг и Сонг.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Читайте также: Во внешнем ядре Земли происходят какие-то изменения