Ядро Земли меняет свою форму: геофизики обнаружили феномен, последствия которого сложно предсказать.

Не такой уж крепкий орешек

Геофизики продолжают удивляться, гипотетически проникая в ядро Земли. Оно оказалось сложным и состоящим из железа. Внешняя оболочка ядра жидкая, а внутренность — твердая. Диаметр внутреннего ядра составляет 2440 километров. Этот шар, размером примерно с Плутон, напоминает орех в конфете и плавает в расплавленном железном «сиропе».

Земля и этот «орешек» вращаются в одном направлении, но с разными скоростями. Внутреннее твердое ядро вращается немного быстрее. Однако в последнее время оно стало замедляться относительно поверхности и жидкого окружения. Похоже, «орешек» остановился и даже начал двигаться в обратном направлении — поверхность стала обгонять его.

Об этих изменениях сообщали многие ученые, включая Джона Видейла (geophysicist John Vidale) и его коллег из Университета Южной Калифорнии (University of Southern California, Los Angeles - UCLA). Они заметили новые странности: форма «орешка» изменилась.

Открытия, которые геофизик назвал невероятными, были сделаны с использованием сейсмических волн.

Понимание вращения внутреннего ядра стало возможным благодаря испытаниям ядерного оружия, включая те, которые проводил СССР на Новой Земле. Американцы следили за ними, регистрируя сейсмические волны и их отражения от внутреннего ядра. Эти записи были проанализированы Видейлом и его командой.

Затем ученые изучили сейсмические волны от почти 200 землетрясений, которые буквально «прошили» Землю насквозь. Анализ данных показал, что на характер прохождения волн влияет не только вращение внутреннего ядра, но и какие-то процессы на границе твердого и жидкого.

Ученые пришли к выводу, что форма «орешка» меняется. Но пока они не знают, как именно — либо ядро разбухает, либо на нем появляются выступы. Что-то «корежит» ядро.

Ученые проверяют свою гипотезу, планируют новые исследования, а пока публикуют результаты текущего в журнале Nature Geoscience.

Может быть и хуже

Какие последствия могут возникнуть из-за процессов, влияющих на поведение ядра и его форму? Никто не может точно сказать. Неизвестность внушает страх. Ведь, скорее всего, именно этот огромный вращающийся железный шар внутреннего ядра Земли создает геомагнитное поле, которое защищает нас от космической и солнечной радиации, предотвращая катастрофы от магнитных бурь. Если вращение замедляется, то и поле ослабевает? Признаки этого уже наблюдаются. Не дай бог, ядро остановится, и защитное поле исчезнет — спасайся кто может…

Если «внутреннее» вращение как-то влияет на общее вращение Земли, то она начнет замедляться все сильнее. Сутки, которые уже немного удлинились, станут значительно длиннее. Это не страшно — у людей только прибавится времени.

Такое уже происходило в истории нашей планеты — жаль, что тогда людей не было. Например, 530 миллионов лет назад сутки составляли 21 час, а в году было 420 дней. Земля вращалась быстро, но постепенно замедлилась.

Феномен замедления подтвердили цианобактерии или сине-зеленые водоросли, которые фиксировали изменения своим ростом. При попадании света водоросли росли вертикально, а в темноте — горизонтально. Изучая отложения этих ископаемых в различные геологические эпохи, ученые определили продолжительность тогдашних суток.

КСТАТИ

Как известно, что ядро Земли состоит из железа

До недавнего времени существовали два основных довода. Во-первых, средний удельный вес всей Земли намного выше, чем у пород ее внешних слоев. Это означает, что внутри должно находиться что-то более тяжелое и плотное.

Во-вторых, железо — наиболее подходящий материал по удельному весу и один из самых распространенных элементов во Вселенной.

Третий довод был получен два года назад французскими учеными из нескольких научных организаций (CEA DAM-DIF, Université Paris-Saclay, ESRF, BP220, F-38043 Grenoble Cedex, European Synchrotron Radiation Facility). Они синтезировали монокристаллическое железо — то самое, которое, согласно существующим теоретическим представлениям, находится в ядре Земли.

Ученые синтезировали железо ядра Земли. Фото: University of Utah

Глубинное железо — гексаферрум — было получено из α-железа (феррита) после того, как образец был сжат под колоссальным давлением в 7 ГигаПаскалей. Это почти 70 килограммов на квадратный сантиметр. Под давлением температура образца возросла на 800 градусов;

Выяснилось, что свойства гексаферрума зависят от ориентации его кристаллов в пространстве — колебания в таком железе распространяются по-разному в разных направлениях.

Обнаруженный феномен объясняет другой, который озадачил геофизиков еще в 80-е годы прошлого века, также связанный с сейсмическими волнами. Те, которые двигались от полюса к полюсу, проходили через Землю быстрее, чем те, которые распространялись по перпендикулярной оси — через экватор. Если внутри находится монокристаллическое железо, тогда все объясняется — так и должно быть.