Внутреннее строение Земли.
Автор изображения CharlesC, CC BY-SA 3.0, через Викисклад.
Немногие из людей задумываются о содержимом нашей планеты, пока какое-либо внезапное событие, такое как землетрясение или извержение вулкана, не напоминают нам о нем.
Однако, ученые-геологи имеют более глубокое понимание динамики внутренней структуры Земли и недавно обнаружили, что твердое железное земное ядро, вращающееся обычно в расплавленной оболочке без существенного трения, похоже, замедлило своё вращение до полной остановки.
«Наши исследования показали удивительные факты, говорящие о том, что внутреннее ядро Земли замедлило и даже практически прекратило свое вращение за последнее десятилетие, и, возможно, скоро начнется смена направления вращения ядра на противоположное. Вероятная смена направления вращения, скорее всего, является не первой в многовековой периодичности колебаний», – сообщается в исследовании, опубликованной работающими в Пекинском университете в Китае геофизиками И Ян и Сяодун Сонг.
Узнать о том, что внутреннее ядро Земли находится во вращении относительно мантии над ним, мы смогли всего лишь несколько десятилетий назад. Это было подтверждено в 1996 году геологами Сонгом и Ричардсом из Колумбийского университета. До этого идея о том, что у Земли его внутреннее ядро может вращаться от остальной части планеты отдельно, была предсказана специальной моделью магнитного поля Земли, но не была доказана.
С тех пор ученые, исследующие Землю, пытаются выяснить, с какой скоростью вращается внутреннее ядро планеты. Поначалу предполагалось, что это происходит за 400 лет при помощи электромагнитного момента и балансируется гравитационным притяжением. Однако другие исследователи предложили вариант, что для полного вращения ему потребуется 1000 лет или даже больше.
Скорость вращения внутреннего ядра и вопрос, о том, изменяется ли она, по-прежнему вызывает много споров. Несмотря на это, внутреннее ядро продолжает свое долгое путешествие, не обращая внимания на дискуссии наверху.
Схема строения Земли в разрезе.
После тщательной переоценки всей информации, Сонг вернулись к тому способу исследования, который они с Ричардсом использовали, когда пришли к выводу о наличии вращения у внутреннего ядра. В далеком 1996 году они отслеживали значения сейсмических волн, называемых «дублетами», которые период 1967-1995 годы прошли через внутреннее ядро от Атлантики до Аляски.
Если бы внутреннего ядра Земли оставалось неподвижным, ударные волны прошли бы тот же путь. Однако, Сонг и Ричардс обнаружили, что в период с 1960-х по 1990-е годы их прохождение на доли секунды ускорялось. Сонг и Янг продолжили исследование, проанализировав старые и более новые данные, которые показали, что внутреннее ядро могло не только замедлиться и остановиться, но даже начать движение в обратную сторону.
Китайские исследователи обнаружили, что траектории, которые раньше проявляли значительные временные колебания, почти не менялись с 2009 года при прохождении сейсмических волн через ядро и выходе с другой стороны. Любое временное расхождение исчезло.
«Эта закономерность указывает на остановку вращения внутреннего ядра», – сказали ученые.
Китайские исследователи Янг и Сонг предполагают, что остановка вращения внутреннего ядра Земли связана с началом обратного движения: в рамках семидесятилетней осцилляции железная сфера начинает соскальзывать в противоположную сторону. Таким образом, даже малое нарушение баланса электромагнитных и гравитационных сил может привести к замедлению и даже изменению направления вращения внутреннего ядра, как и мы наблюдаем.
Но это еще не все. Ученые заметили, что семидесятилетний цикл смены направления вращения ядра подпадает под другие периодические изменения, отмеченные на поверхности Земли, и отраженные в колебаниях длительности дня и магнитного поля, имеющие периодичность около шести-семи десятилетий. Необычным совпадением кажутся в том числе и десятилетние закономерности в климатических данных, таких как повышение уровня морового океана и глобальная средняя температура.
Строение Земли: 8 – Внешнее ядро; 9 – Внутреннее ядро; 1 – Континентальная кора; 2 – Океаническая кора; 3 – Зона субдукции; 4 – Верхняя мантия; 5 – Вулкан; 6 – Нижняя мантия; 7 – Мантийный плюм; 10 – Конвекционная ячейка; 11 – Литосфера; 12 – Астеносфера; 13 – Разрыв Гутенберга; 14 – Разрыв Мохоровича. Автор изображения Doc Carbur, CC BY-SA 3.0, через Викисклад.
Янг и Сонг в результате своих исследований о замедлении вращения внутреннего ядра Земли и его вероятной остановке пришли к выводу, что медленные, длительные колебания, ощущаемые каждые 60-70 лет, говорят, что на Земле существует резонансная система в различных ее слоях. Выглядит это так, будто наша планета гудит под одну мелодию.
Известно, что внутреннее ядро Земли имеет связь с ее внешними слоями. Внешние слои с внешним ядром связаны электромагнитными силами, а с мантией – гравитационными. Проводимые исследования о замедлении и возможном изменении вращения внутреннего ядра помогут понять, как процессы, происходящие внутри нашей планеты, влияют на земную поверхность, на которой мы живем, и которая представляет собой тонкую кору, расположенную на вращающемся внутреннем слое.
«Новые наблюдения говорят о динамичном взаимодействии между слоями Земли, начиная от недр и заканчивая поверхностью» — заявляют китайские исследователи Янг и Сонг. Данное исследование было недавно опубликовано в журнале под названием Nature Geoscience.
Последствия остановки и изменения направления вращения ядра Земли: к чему это приведет и чем грозит
Пока нет достоверной информации, какие могут быть последствия для жизни на планете из-за остановки и возможного изменения направления вращения внутреннего ядра Земли на противоположное. Скорее всего, могут произойти изменения в геомагнитном поле. Магнитное поле Земли защищает нашу планету от потоков ионизированных частиц, источником которых являются излучения Вселенной и солнечные вспышки. Эти частицы имеют высокую энергию и могут привести к повреждению атмосферы, а также вызвать радиационное облучение поверхности Земли. Кроме того, изменение геомагнитного поля может стать причиной сбоев в электронных устройствах, повлиять на навигацию и спутниковую связь.
Изображение, показывающее взаимосвязь между движением проводящей жидкости (организованной в рулоны силой Кориолиса) и магнитным полем Земли, генерируемым этим движением. Автор изображения Andrew Z. Colvin, CC BY-SA 4.0, через Викисклад.
Еще одним возможным последствием изменения направления вращения внутреннего ядра Земли может быть изменение погодных условий и климата. Кроме того, может увеличиться интенсивность и частота землетрясений, а также возрасти вулканическая активность. Даже небольшие изменения во вращении ядра и колебания геомагнитного поля могут создать серьезные проблемы для людей, живущих в районах, подверженных землетрясениям.
Также есть вероятность, что, если внутреннее ядро Земли начнет вращаться в противоположную сторону, то это может привести к изменению времени поворота Земли вокруг оси и изменить длину дня, что может иметь неблагоприятные последствия для животного и растительного мира.