Немногие из нас уделяют много внимания бурлящему содержимому Земли, пока какое-нибудь внезапное движение, землетрясение или извержение вулкана не вернет нас в чувство.
Геологи, однако, немного лучше понимают динамику недр Земли и только что обнаружили, что твердое внутреннее железное ядро Земли, которое обычно вращается внутри расплавленной, практически лишенной трения внешней оболочки, похоже, остановилось.
Прежде чем кто-то запаникует и начнет искать копию научно-фантастического фильма ужасов 20-летней давности, предсказывающего такое событие в надежде вдохновить на решение, это не первая запись такого события. Это даже не первое в новейшей истории.
«Мы показываем удивительные наблюдения, свидетельствующие о том, что внутреннее ядро почти прекратило свое вращение за последнее десятилетие и, возможно, испытывает многодесятилетнее колебание с другим поворотным моментом в начале 1970-х годов», — геофизики Йи Ян и Сяодун Сун из Пекина. Об этом говорится в опубликованной статье Пекинского университета.
Мы знали всего несколько десятилетий, что внутреннее ядро Земли вращается относительно мантии над ним, как 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 на Земле пытаются выяснить — с расстояния 5100 километров (или 3170 миль) — насколько быстро или медленно вращается внутреннее ядро.
Сначала считалось, что внутреннее ядро совершает полный оборот каждые 400 лет под действием электромагнитного момента и уравновешивается гравитационным притяжением. Но другие ученые вскоре предположили, что оно вращалась намного медленнее, и на полный оборот у нее уходило 1000 лет или больше.
Скорость этого вращения и меняется ли она, до сих пор обсуждается. Однако внутреннее ядро продолжает свой веселый путь, не подозревая о бурных спорах наверху.
Еще раз все взвесив, Сонг вернулся к тому же методу, который он и Ричардс использовали, чтобы сделать вывод, что внутреннее ядро вращается. В 1996 году дуэт отследил 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 двигаться по тому же пути. Но Сонг и Ричардс показали, что между 1960-ми и 1990-ми годами сейсмические волны становились быстрее на доли секунды.
Теперь, в новом исследовании с Янгом, Сонг пересмотрел эти старые данные, сравнив их с более поздними образцами почти идентичных сейсмических волн, которые предполагают, что внутреннее ядро замедлилось до полной остановки и, возможно, даже изменилось.
Они обнаружили, что примерно с 2009 года пути, которые ранее демонстрировали значительные временные вариации, практически не изменились, поскольку сейсмические волны проходили через ядро и выходили с другой стороны. Любая разница во времени исчезла.
«Эта глобально последовательная закономерность предполагает, что вращение внутреннего ядра недавно было приостановлено», — пишут Ян и Сонг.
Также кажется, что это недавняя остановка внутреннего ядра произошла из-за реверсирования вращения, говорят Ян и Сун, поскольку твердая железная сфера скользит в другую сторону как часть семидесятилетнего колебания.
Согласно их расчетам, небольшого дисбаланса электромагнитных и гравитационных сил было бы достаточно, чтобы замедлить, а затем обратить вспять вращение внутреннего ядра, как это наблюдается.
Это не все. Исследователи отмечают, что 70-летнее переключение совпадает с другими наблюдаемыми на поверхности Земли периодическими изменениями длины дня и магнитного поля, которые имеют периодичность от шести до семи десятилетий.
Десятилетние закономерности наблюдений за климатом, глобальной средней температурой и повышением уровня моря также странным образом совпадают.
Для Янга и Сун это частое, медленное, тонкое колебание, которое колеблется взад и вперед каждые 60-70 лет, кажется, указывает на «резонансную систему в разных слоях Земли» — как будто вся планета напевает под одну и ту же гудящую мелодию.
Поскольку считается, что внутреннее ядро Земли динамически связано с ее внешними слоями, связано с внешним ядром электромагнитной связью и связано с мантией и гравитационными силами, исследование также может помочь нам понять, как процессы, происходящие глубоко внутри нашей планеты, влияют на ее поверхность. Тонкая корка, на которой мы живем, сидит поверх бурлящего нутра.
«Эти наблюдения свидетельствуют о динамическом взаимодействии между слоями Земли, от самых глубоких недр до поверхности», — заключают Ян и Сун.
В чем может быть главное заблуждение
Предположение, что и скорлупа, и желток в яйце вращаются строго в одном направлении, в механических системах не имеет места. Если вращаются две соседние среды разной плотности, то будет разница как в скорости вращения, так и в направлении.
Очевидно, эта разница лежит в основе миграции магнитных полюсов, которая также вполне коррелирует с миграцией над горячими точками.
Другими словами, кора вращается сама по себе, ядро само по себе, и мы видим разницу вращений в смещении явлений, вызванных ядром планеты. Ядро нагревает мантийные плюмы (Плюм — горячий мантийный поток, двигающийся от основания мантии у ядра Земли независимо от конвективных течений в мантии).
И поэтому при его вращении перемещаются горячие точки, оно вызывает отклонения стрелки компаса, а значит, при движении ядра происходит смещение магнитных полюсов. По грубым подсчетам, сдвиг скоростей начался примерно в 2009 году, но никто даже приблизительно не может сказать, чем он закончится.
При хорошем варианте нас ждет период сильных землетрясений. Хотя мантия выглядит как яичный белок, она также похожа на шестеренку, которая имеет зубцы по внутреннему краю. Та же шестеренка, но более холодная и твердая — литосфера.
Теперь, если сердечник внутри этих шестерен замедлится, он неизбежно зацепится за зубья, что заставит механизм трястись и вибрировать. Живущие на поверхности этого механизма, оценивают тряску в девять и более баллов по шкале Рихтера.
А при плохом варианте зубы могут сломаться, что вызовет свободное неконтролируемое вращение ядра. Он будет вращаться не как шестерня, а как подшипник, с неизвестными нам последствиями.
Если мы посмотрим на мантийные плюмы Йеллоустона, Гавайских островов и других подобных, внимательно наблюдаемых вулканов, то ясно увидим, что за последние 10 лет среднее арифметическое изменение координат землетрясений значительно сдвинулось.
При этом движение не хаотичное, а в одном направлении для каждого полушария. А так как в природе такого быть не может, то единственное объяснение ситуации — движение ядра Земли относительно мантии, относительно движения плюмов.
Помимо всего, выше сказанного существует еще одна версия:
Об авторе
