Ученые выяснили, что земное ядро по-прежнему активно меняет свою форму. В восточном полушарии — под Россией и Китаем, оно плавится, в западном — затвердевает.
Согласно расчетам, которые провели французские геофизики, ядро планеты вовсе не столь стабильно, как считалось ранее. Процессы плавления и кристаллизации продолжаются до сих пор и именно они ответственны за то, что форма ядра далеко не симметрична.
Как они это увидели?
Определение формы земного ядра — задача далеко не тривиальная. Никакие скважины не опускаются глубже земной коры, не говоря уж о мантии, и потому непосредственно посмотреть на ядро нельзя. О том, что находится на глубинах свыше десяти километров, геологи в начале XX века узнали по распространению сейсмических волн (колебаний, созданных землетрясениями).
Волна, возникающая при подземных толчках, по-разному движется в разных горных породах, а когда встречает границу двух сред, то частично отражается от нее. Регистрируя при помощи сейсмостанций время прихода волны в разных точках, ученые могут реконструировать внутреннее строение Земли, примерно так же, как рыбаки используют эхолот для наблюдения за скрытыми в толще воды косяками рыбы.
В работе, опубликованной журналом Science, исследователи из университета Тулузы проанализировали данные, накопленные с 1976 по 2009 год, в том числе информацию о 90 крупных землетрясениях. Сопоставив между собой результаты наблюдений за распространением сейсмических волн, ученые восстановили форму земного ядра, в очередной раз убедившись в его асимметрии.
Звук в железе
Впрочем, одних только данных о форме земного ядра было бы недостаточно для того, чтобы сделать вывод о плавлении ядра в одном месте и затвердении в другом. Для подобных заключений потребовалось использовать информацию о том, как распространяются колебания в различных формах железа.
Железная логика
Из железа состоит большая часть ядра Земли. Причем внутренняя часть ядра твердая, а внешняя, окружающая его со всех сторон, жидкая. Узнать это удалось опять-таки по отражению сейсмических волн.
Железо, в зависимости от давления и температуры, может принимать разные формы: его атомы могут по-разному располагаться друг относительно друга. И это различное расположение приводит к разным механическим свойствам, включая и скорость распространения колебаний. Там, где железо плавится или только затвердевает, колебания распространяются не так, как в сплошном и не подверженном изменениям монолите.
Магнитное поле
Какое практическое значение имеют полученные исследователями данные? Прежде всего, ученые получили данные о том, насколько активно ядро планеты, что позволяет лучше понять устройство Земли в целом. Кроме того, постоянное плавление в одном месте и кристаллизация в другом означают непрерывный перенос жидкого железа. Локальные участки плавления и кристаллизации, обнаруженные геофизиками, в целом хорошо согласуются с местными особенностями магнитного поля планеты — что и не удивительно, так как гигантские потоки магнитного материала серьезным образом повлияли на состояние магнитосферы.
Магнитное поле Земли отклоняет поток заряженных частиц от Солнца. Взаимодействие магнитного поля с солнечными частицами лежит в основе как магнитных бурь, так и защиты жизни на Земле от губительного ионизирующего излучения.
Дополнительная информация о природе магнитного поля позволит точнее предсказывать его долговременные изменения. Поскольку магнитное поле отклоняет в сторону от планеты потоки заряженных частиц от Солнца — для человечества это далеко не отвлеченный вопрос. В прошлом магнитное поле уже меняло свою ориентацию, а его полное исчезновение чревато резким возрастанием радиационного фона за счет космического излучения. Грозит ли нам повторение магнитных катаклизмов, можно сказать только имея на руках достаточно полные и адекватные модели земного ядра.