Ядро Земли почти остановило вращение и может начать вращаться в другую сторону, считают учёные
Группа китайских учёных из лаборатории SinoProbe Lab Пекинского университета в Школе наук о Земле и космосе сообщила об «удивительных наблюдениях», согласно которым ядро Земли прекратило своё вращение и может обернуть его вспять. Если это подтвердится, многие необъяснимые феномены в поведении планеты, от изменения продолжительности суток до колебаний климата и уровня океана могут получить простые объяснения.
Источник изображения: Argonne National Laboratory/flickr
Впервые более-менее убедительные данные о переменной скорости вращения внутреннего ядра Земли были получены в 90-х годах прошлого века. Не все учёные с ними согласны, но эта теория имеет множество сторонников. В частности, при изучении распространения сейсмических волн через регион ядра были обнаружены изменяющиеся со временем временные сдвиги в принимаемых данных. К этому могли привести как аномалии на границе раздела внутреннего и внешнего ядра, так и феномен вращения внутреннего «железного» ядра во внешнем «жидком» ядре.
Исследователи склоняются к тому, что внутреннее ядро из сплава железа и никеля вращается под комплексным воздействием магнитных и гравитационных сил. Этому способствуют неоднородность внутреннего ядра и мантийного слоя. Иначе говоря, есть точки приложения сил как со стороны гравитации, так и магнитного поля. И если эти две силы не уравновешивают друг друга, ядро Земли будет или ускоряться, или замедляться.
Для поиска новых доказательств этой теории учёные проанализировали сейсмические данные с 60-х годов прошлого века и ещё сильнее утвердились в теории переменного вращения внутреннего ядра Земли.
Согласно новым данным, период вращения внутреннего ядра составляет от 60 до 70 лет. Скорость вращения ядра Земли сегодня такая же, как и в 70-х годах прошлого века. Более того, сейчас ядро Земли практически остановилось и может начать вращаться в обратную сторону. Минимум вращения был определён по данным из 2009 года. Если эта теория найдёт больше доказательств, то с её помощью можно будет объяснить как изменение скорости вращения Земли, так и глобальные климатические изменения.
На основе полученных данных учёные не берутся связать скорость и направление внутреннего ядра Земли с наблюдаемыми геоклиматическими явлениями, но намерены создать рабочие модели для поиска таких связей.
Китайские ученые: ядро Земли «почти остановилось». Но апокалипсиса ждать не стоит
Ученые Пекинского университета проанализировали сейсмические волны за последние 30 лет и пришли к выводу, что внутреннее ядро Земли, возможно, больше не движется.
Эксперты пока не могут сказать наверняка, на что это может повлиять. Одни считают, что на продолжительность дня, другие — что на магнитное поле, защищающее планету от космического излучения.
Что произошло
Ученые из КНР заявили, что ядро Земли «почти остановилось» и, возможно, «начинает вращаться в другую сторону».
Что говорят
Одни эксперты считают, что это вращение ядра повлияет на магнитное поле земли, другие — что на продолжительность дня. Все они уверены, что конца света пока ждать не стоит.
История вопроса
Существование ядра планеты было доказано в конце 19-го века. В 1990-х годах ученые установили, что оно вращается в собственном, отличном от Земли темпе.
Что посмотреть
В «Земном ядре» режиссеры фантазируют об остановке «сердца» планеты, а в «Путешествии к центру Земли» — о том, что могут скрывать недра.
Что произошло
Ученые Пекинского университета И Ян и Сяодун Сун пришли к выводу, что внутреннее ядро Земли стало вращаться медленнее. Результаты их исследования опубликованы в журнале Nature Geosience.
- Погребенное под земной корой и мантией ядро находится слишком глубоко, чтобы его можно было изучать напрямую. Однако ученые могут использовать сейсмические волны, вызванные землетрясениями и ядерными взрывами, чтобы делать выводы о том, что происходит внутри планеты. Эти волны распространяются с разной скоростью в зависимости от плотности и температуры породы, поэтому могут являться своего рода «рентгеновскими лучами» для Земли.
- И Ян и Сяодун Сун проанализировали сейсмические волны, вызванные землетрясениями начала 1990-х годов — оказалось, что все их траектории, которые раньше «демонстрировали значительные временные изменения», теперь почти не меняются.
- На этом основании геологи заключили, что внутреннее ядро Земли почти прекратило свое вращение в последнее десятилетие. Кроме того, исследователи предположили, что ядро, возможно, прямо сейчас начинает вращаться в другую сторону.
- И Ян и Сяодун Сун считают, что замедление ядра может быть частью цикла его движения и уже происходило раньше. По их версии, ядро почти полностью останавливается, а потом вновь «разгоняется» каждые 70 лет.
Другие ученые похвалили точность и анализы китайских специалистов. Однако эксперты отметили, что исследование скорее обострит, а не урегулирует ожесточенные научные споры о ядре Земли и о том, на что может повлиять изменение его вращения.
Что говорят
«Это (Влияние изменения вращения ядра на различные процессы. – Прим. ред.) вызывает споры потому, что мы не можем в этом разобраться», — заявил Джон Видейл, геофизик из Университета Южной Калифорнии. «Тяжело, когда вещи, которых мы не понимаем, находятся так глубоко под Землей», — отметил он.
- Поведение ядра может влиять на продолжительность дня и изменять его на миллисекунды — точно так же, как его изменяет, например, притяжение Луны к Земле, предположил автор нового исследования Сяодун Сун.
- Также, по мнению авторов исследования, движение ядра может таким образом влиять на магнитное поле Земли. Геологи считают, что энергия, выделяемая внутренним ядром, заставляет жидкость во внешнем ядре двигаться, генерируя электрические токи, которые порождают магнитное поле, окружающее планету. Оно, в свою очередь, защищает организмы на поверхности от наиболее разрушительного космического излучения.
- Ляньсин Вэнь, сейсмолог из Университета Стоуни-Брук, и вовсе полностью отвергает идею о том, что ядро вращается независимо от Земли. Он заявил, что новое исследование «неправильно интерпретирует сейсмические сигналы, вызванные эпизодическими изменениями внутренней поверхности ядра Земли».
- Хотя новость об остановке ядра, как пишет New York Times, может звучать как начало фильма о конце света, на деле серьезных катастроф едва ли стоит ждать, считают ученые. «Это не то, что повлияет на цены на картофель завтра», — заявил Пол Ричардс, сейсмолог из Земной обсерватории Ламонта-Доэрти в Колумбийском университете.
- Также есть теории о том, что ядро на самом деле не вращается, а колеблется и вообще не имеет определенного направления движения.
Но эксперты подчеркивают, что ядро Земли, которое находится так глубоко под Землей, и многие его тайны не раскрыты до сих пор. «Независимо от того, какая модель (Описывающая движения ядра. — Прим. ред.) вам нравится, всегда есть данные, которые ей противоречат», — отметил Видейл.
История вопроса
Недра Земли состоят из трех слоев: металлического ядра, твердой каменной мантии и тонкой коры. Ядро делится на твердое внутреннее и жидкое внешнее.
Фото: kipmu.ru
Сейчас ученым известно о ядре планеты не так много. Согласно расчетам, оно располагается на глубине около 3 тыс. км, и «вживую» никто из исследователей его не видел.
- Считается, что впервые предположение о том, что у планеты есть ядро, высказал британский физик Генри Кавендиш в работе 1798 года «Опыты по определению плотности Земли». Кавендиш измерил плотность Земли и установил, что она больше, чем плотность пород, выходящих на Землю. Но существование ядра доказал лишь спустя сотню лет немецкий сейсмолог Эмиль Вихтер — в 1897 году.
- Внутреннее ядро Земли открыла в 1936 году датский сейсмолог Инге Леманн. Изучив сейсмические волны, она представила не только доказательства того, что во внешнем ядре есть внутреннее — раскаленный металлический шар размером чуть меньше Луны.
- В середине 1990-х годов ученые обнаружили доказательства того, что внутреннее ядро Земли вращается в своем собственном темпе, чуть быстрее, чем остальная часть планеты. Одним из первых, кто это предположил, был автор нового исследования — Сяодун Сун из Пекинского университета.
- Также исследователям удалось определить состав внутреннего ядра. По их расчетам, примерно на 85% оно состоит из железа, еще на 10% — из никеля. Из чего состоят оставшиеся 5% ядра, точно неизвестно. Согласно одним теориям, это может быть кремний, согласно другим — кислород.
Что посмотреть
Ученые и писатели много лет фантазируют о том, что может скрываться в недрах планеты и к чему может привести остановка ядра.
Фантастический триллер «Земное ядро» 2003 года рассказывает о геофизике по имени Джош Кийз (Аарон Экхарт), который сделал шокирующее открытие: ядро Земли перестало вращаться. Из-за этого электромагнитное поле разрушается, планете угрожает гибель — без защиты поля она «запечется под действием радиации, как пирожок». Чтобы предотвратить катастрофу, Кийз с командой первоклассных ученых должен отправится в экспедицию к остановившемуся ядру на уникальном термостойком корабле, чтобы взорвать ядерный заряд. Рейтинг на «Кинопоиске» 6.2.
Приключенческое фэнтези «Путешествие к центру земли» 2008 года снято по мотивам одноименного романа Жюля Верна. Чудаковатый профессор Тревор Андерсон, роль которого исполнил Брендан Фрейзер, вместе со своим племянником (Его играет Джош Хатчерсон, известный по «Голодным играм». — Прим. ред.) отправляется на поиски пропавшего родственника. Расследование приводит их к центру Земли, где скрывается затерянный мир. 6.7 на «Кинопоиске».
С реальными фактами о земном ядре можно познакомиться в документалке «Путешествие к ядру Земли» 2011 года от National Geographic. 7.7 на «Кинопоиске».
Ядро Земли изменило направление вращения. Что это значит для планеты
Внутреннее ядро Земли замедлило и, вероятно, изменило направление вращения, что привело к изменению длительности дня на доли миллисекунды в течение года, считает группа ученых из Китая. Исследование, которое провели И Ян и Сяодун Сун из Пекинского университета, было опубликовано в журнале Nature Geoscience. Оно базируется на анализе сейсмических волн, вызванных землетрясениями.
Ученые проанализировали траектории сейсмических волн, вызванных повторяющимися землетрясениями, начиная с 1960-х и обнаружили, что в период с 2009 по 2020 год вращение внутреннего ядра остановилось и, возможно, изменило направление. Авторы исследования указывают, что результаты их наблюдений совпадают с изменениями в магнитном поле Земли и в продолжительности дня. «Это свидетельствует о динамическом взаимодействии между слоями Земли от самых глубоких недр до поверхности», — говорится в резюме научной работы.
Российский космонавт записал видео с салютами на китайский Новый год
Внутреннее ядро нашей планеты твердое и состоит преимущественно из железа и никеля. От остальной поверхности Земли оно отделяется жидким внешним ядром, что позволяет вращаться не так, как вся планета. Внешнее ядро, в свою очередь, отделено от земной коры мантией. Изучая, как преломляются сейсмические волны при переходе через центр Земли, ученые делают выводы о его строении и составе, а также как разные слои геосферы взаимодействуют друг с другом.
По словам соавтора исследования доктора Сяодун Суна, которые приводит The Wall Street Journal (WSJ), вращение внутреннего ядра вызвано магнитным полем, создаваемым жидким внешним ядром. Выводы работы основаны на анализе землетрясений, происходящих в одних и тех же местах на поверхности планеты. «Теоретически это происходит уже давно, но у нас есть наблюдения только за несколько десятилетий», — сказал Сун. «Это похоже на то, что мы делаем компьютерную томографию Земли», — цитирует WSJ и другого автора исследования доктора Яна.
Человек с ограниченными возможностями впервые полетит в космос
В то же время профессор Университета Южной Калифорнии Джон Видейл, который не участвовал в исследовании, сообщил WSJ, что у собранных его китайскими коллегами данных может быть другая интерпретация. «Замеченные ими изменения действительно существуют, хотя, что происходит на самом деле, пока не так очевидно», — считает ученый. По его словам, теория сейсмологов Пекинского университета имеет право на существование, но это пока лишь одно из многих возможных объяснений.
Замершая планета: Учёные встревожены внезапной остановкой вращения земного ядра
В последнее время поступают загадочные данные о поведении сердцевины нашей планеты, а ведь она поддерживает механизм создания магнитного поля Земли.
Что внутри Земли
У нашей планеты горячее, но далеко не мягкое сердце. В самом центре Земли находится твёрдый раскалённый шар размером примерно в 70% Луны — радиусом 1200–1300 километров. В основном он железоникелевый с небольшими вкраплениями более лёгких веществ. Он называется внутренним ядром. Над ним находится жидкий слой — внешнее ядро такого же состава, слой толщиной в две с лишним тысячи километров. Далее мантия, она начинается на глубине примерно 30 километров и заканчивается на уровне около 2900 километров под поверхностью. И всё это покрыто тонким слоем земной коры.
Откуда всё это известно: от сейсмологов. Ударные волны от землетрясений по-разному проходят сквозь разные вещества в зависимости от их температуры и плотности.
Почему Земля вращается вокруг своей оси
По самой распространённой версии, планеты вращаются по инерции с тех самых пор, как сформировались в протопланетном диске. То есть вещество вокруг новорождённой звезды вращалось под действием её гравитации, и это движение передалось растущим из этого вещества каменистым и газовым мирам. Поэтому в основном планеты вращаются в одном и том же направлении. Правда, Венера, например, крутится вокруг оси в обратную сторону — и это загадка. Есть подозрения, что она когда-то с чем-то столкнулась, и её от удара раскрутило вспять.
Земля, как и большинство остальных миров Солнечной системы, вращается вокруг своей оси, грубо говоря, слева направо. То есть если представить, что Северный полюс — середина циферблата часов, то получается, что вращение идёт против часовой стрелки. И, разумеется, движется не только поверхность, но и всё, что внутри. Но, как выяснилось, всё это вращается не совсем синхронно, а иногда и вообще не синхронно.
Что происходит в ядре Земли
Учёные обобщили сейсмические данные за последние десятилетия и получили такую картину: с начала 1970-х годов твёрдое внутреннее ядро крутилось с запада на восток, как и поверхность, только чуть быстрее, потом стало замедляться, а в 2009–2010 году остановилось полностью. А сейчас оно движется сравнительно медленно, но самое интересное, что раскручивается в обратную сторону. То есть поверхность движется против часовой, а ядро наоборот. Эта ситуация как минимум озадачивает и вызывает любопытство.
— Возможно, это безобидно, но мы не хотим, чтобы глубоко под землёй были вещи, которых мы не понимаем, — сказал геофизик Университета Южной Калифорнии Джон Видейл.
Впрочем, научное объяснение этому явлению всё же нашлось. И оно связано с той работой, которую выполняет внутреннее ядро для создания нашей планете магнитного поля, которое защищает нас от космической радиации. Вырабатывается оно жидкой частью ядра: расплавленная порода перемешивается (происходит конвекция), и от трения там возникает электричество и вместе с ним магнитное поле. Этот процесс назвали геодинамо. Но «кипятильником» для варения этой каши служит железоникелевый камешек температурой около пяти-шести тысяч градусов по Цельсию. К слову, это как на поверхности Солнца. Именно внутреннее ядро подогревает всё остальное. И это оно ещё с момента рождения Земли успело несколько подостыть, потому и затвердело, а изначально, 4,5 миллиарда лет назад, было жидким и ещё более горячим. Кстати, процесс остывания незаметно продолжается, вещество внешнего ядра понемногу затвердевает и становится частью внутреннего. Сердце Земли мало-помалу каменеет. Хотя скорость остывания настолько мала, что это, пожалуй, последнее, о чём нужно беспокоиться, — сто градусов за миллиард лет.
Так вот, оказывается, геодинамо во внешнем ядре дополнительно раскручивает внутреннее, и оно большую часть времени движется чуть быстрее поверхности планеты. Но в этот процесс вмешивается другая сила — притяжение окружающего вещества. Земная мантия своей гравитацией понемногу тормозит ядро. В какой-то момент она замедляет его настолько, что оно полностью останавливается, а потом геодинамо заставляет его возобновить вращение, но уже в другую сторону.
По мнению учёных, действие этих двух противоборствующих сил и создаёт удивительные циклы колебаний, которые повторяются, судя по всему, каждые лет 70. То есть 35 лет в одну сторону, потом остановка и 35 лет в другую сторону. По расчётам выходит, что к 2040-м годам внутреннее ядро снова замрёт, а потом начнёт вращаться в ту же сторону, что и поверхность.