За първи път имаме потвърждение, че земното ядро е твърдо, но не съвсем

Вътрешното ядро на Земята вероятно е по-меко от считаното досега. Сеизмолозите от Австралийския национален университет (АНУ) са адаптирали успешно използвания метод за изучаване на земната кора и горната мантия, за да предоставят нови доказателства за това, което се крие вътре под тях.

Идеята, че има вътрешно ядро, твърда топка обвита с течен външен слой, е предложена преди повече от 80 години, когато датски сеизмолог анализира аномални резултати от сеизмограми след земетресения в Нова Зеландия.

Тогава предполагат, че вътрешното ядро е твърдо, но подобно нещо е трудно да се установи категорично, до голяма степен защото срязващите вълни, които биха предоставили директни доказателства, се оказват много трудни за откриване дори след големи земетресения.

Вместо това, нискочестотните нормални трептения на Земята са били разгърнати, за да предложат измерване на твърдостта на ядрото. Те са включени в Предварителния референтен модел на Земята (PREM) – едномерният модел, разработен през 80-те години и широко използван в сеизмологията.

Благодарение на нови модели, които могат да засекат мекия шепот на сеизмичните вълни, анализът на почти неуловим тип земетръсни вълни разкри ключови характеристики на най-дълбокия слой на планетата.

Изследователи от Австралийския Национален Университет (ANU) са изучили сеизмична вълна с ниска амплитуда (‘J-phase’), преминаваща през земното ядро, което от своя страна им е позволило да направят заключения по отношения на неговата солидност.

Земната кора на повърхността е в непрестанно движение, тя скърца и стене, а под нея енергийни вълни проправят пътя си през вътрешността на планетата.

Това се случва в различни форми. Някои, описвани като компресионни вълни, натискат напред и назад подобно на композиция от влакови вагони. Други, наречени „срязващи вълни“ сърфират нагоре и надолу между различните слоеве.

Как един тип вълни се превръщат в друг в различните фази на промяна, може да разкрие много за качествата на материала, през който преминават.

Една конкретна вариация на вълната е наречена Фаза J (J-phase). Тя би трябвало да преминава през вътрешното ядро на планетата, събирайки детайли за неговата еластичност. Поне такава е теорията. Проблемът е, че те са твърде тихи, което прави засичането им почти невъзмогно. Затова геолозите гледат на тяхното измерване като на „Светия граал“ в сеизмологията.

Сега двама учени от ANU са изобретили умен начин да чуват тези невероятно тихи вълни в общия поток бръмчене на земетръсните вибрации, отекващи през нашата планета.

В най-новата разработка на учените от АНУ Хрвойе Ткалчич и Тан-Сон Фам се търси корелация между записи на редица големи земетресения от планетарен мащаб, при което се идентифицират преди това незабелязани сеизмични фази във вълновото поле на Земята.

В статията си, публикувана в списанието Science, двамата твърдят, че са успели да открият срязващи вълни във вътрешното ядро на Земята, като по този начин са разработили и нови оценки за свойства като скорост на вълните, съпротивление на срязване и намаляване.

Те отчитат скоростите на срязване и срязващите модули, които са с 25% по-ниски, отколкото при PREM, което предполага, че вътрешното ядро е „солидно, но относително меко“.

„Това заключение представлява напредък в разбирането ни за структурата и динамиката на вътрешното ядро – най-дълбоката капсула на Земята, която е изследвана от вълновото поле на глобалната корелация“, пишат те.

В свързан коментар, публикуван в същото списание, Джесика Ървинг от Принстънския университет в САЩ казва, че по-доброто разбиране на свойствата на срязващата вълна на вътрешното ядро може да помогне да се установят динамичните процеси, включително какви (ако има такива) конвекции се случват в нея и дали ядрото се върти независимо от мантията.

„Вътрешната сърцевина осигурява важна част от енергията за геодинамото на Земята, механизмът, който генерира магнитното поле на планетата, тъй като латентната топлина се отдава и леките елементи се отделят преференциално в течната външна обвивка на ядрото „, пише Ървинг.