Wewnętrzne jądro Ziemi, jak uważają naukowcy, to kula o promieniu ponad 1200 km składająca się głównie z żelaza, która znajduje się w samym sercu naszej planety, ponad 5000 km pod jej powierzchnią. Nowe badania oparte o zapisy fal sejsmicznych z kilku dekad sugerują, że wewnętrzne jądro zwolniło w 2009 roku. Co więcej, mogło zacząć obracać się w przeciwnym kierunku niż dotychczas.
Powszechnie uważa się, że jądro Ziemi jest kulą o promieniu niemal 3500 km. Składa się głównie ze stopów niklu i żelaza, ale może mieć domieszki siarki, krzemu czy potasu. Badacze wyróżniają trzy struktury, które wchodzą w skład jądra Ziemi: płynne jądro zewnętrzne, jądro wewnętrzne oraz strefę przejściową między nimi – nieciągłość Lehmanna. Wewnętrzne jądro Ziemi swobodnie wiruje otoczone morzem płynnego żelaza, czyli jądrem zewnętrznym. Prądy konwekcyjne występujące w jądrze ziemi tworzą geodynamo, dzięki któremu nasza planetę otacza i chroni pole magnetyczne. Nad jądrem znajduje się płaszcz ziemski, a dopiero na nim skorupa naszej planety, na której żyjemy.
Rekord głębokości odwiertu ustanowiono w Rosji, gdzie wykonano odwiert Kolski, który sięgał na głębokość ponad 12 km. Głębsze odwierty wydają się niemożliwe z powodu wysokiej temperatury i ciśnienia, które zawaliłoby ściany. Dlatego do badań naszej planety wykorzystuje się zapisy fal sejsmicznych. Sposób i prędkość ich rozchodzenia się może wiele powiedzieć na temat składu i tempa rotacji jądra Ziemi.
Nowe badania sugerują, że jądro znacznie zwolniło kilkanaście lat temu i teraz może obracać się w przeciwnym kierunku, niż powierzchnia planety. Takie spowolnienie może mieć wpływ na całą Ziemię i sprawić, że dni będą krótsze, ale o mniej niż sekundę. Zjawisko to może też wpłynąć na poziom mórz i zmiany klimatyczne – wskazują autorzy publikacji, która ukazała się na łamach pisma „Nature Geoscience” (DOI: 10.1038/s41561-022-01112-z).
Rotacja spowalnia
Autorzy badania Yi Yang i Xiaodong Song z Instytutu Geofizyki na Uniwersytecie Pekińskim próbowali lepiej zrozumieć zachowanie wewnętrznego jądra Ziemi. W tym celu przebadali zapisy fal sejsmicznych pochodzących z ponad 200 trzęsień ziemi, które miały miejsce od lat 60. XX w. na archipelagu Sandwich Południowy.
Analiza wstrząsów ujawniła, że w 2009 roku wewnętrzne jądro ziemi zwolniło swój obrót. Od tego czasu jego rotacja jest dość powolna w porównaniu ze skorupą ziemską. Naukowcy zauważyli też, że jądro wewnętrzne wydaje obracać się na zachód, czyli w przeciwnym kierunku, niż pozostałe części Ziemi.
Podobne spowolnienie zaobserwowano już w latach 70. XX w. Song uważa, że może to wskazywać na istnienie cyklu oscylacji jądra wewnętrznego, który trwa około 70 lat – przez pierwsze 35 lat jądro obraca się w jedną stronę, po czym zwalnia, zatrzymuje się i zaczyna obracać w drugą stronę. Potrzebne są jednak dalsze badania, aby potwierdzić tę hipotezę.
Wyniki mogą pomóc rzucić więcej światła na wiele tajemnic dotyczących wnętrza Ziemi, w tym na to, jaką rolę odgrywa wewnętrzne jądro w utrzymaniu pola magnetycznego planety i jak wpływa na prędkość obrotu całej planety – a tym samym na długość dnia.
Badania wewnętrznego jądra Ziemi
Płynne jądro zewnętrzne zasadniczo oddziela jądro wewnętrzne od reszty planety, dzięki czemu jądro wewnętrzne może obracać się we własnym tempie. W 1996 roku zespół naukowców, w którego składzie znalazł się Song, poinformował, że przez trzy dekady analizowali trzęsienia ziemi, które miały swój początek w tym samym regionie i których energia została wykryta przez tę samą stację monitorującą. Uczeni stwierdzili, że od lat 60. czas podróży fal sejsmicznych pochodzących z tych trzęsień ziemi zmieniła się. Według badaczy oznaczało to, że wewnętrzne jądro obraca się szybciej niż płaszcz planety.
W ubiegłym roku John Vidale i Wei Wang, obaj University of Southern California w Los Angeles, korzystając z danych na temat fal sejsmicznych generowanych przez wybuchy prób jądrowych w USA w latach 1969 i 1971 poinformowali, że w tych latach wewnętrzne jądro Ziemi obracało wolniej niż płaszcz. Według nich dopiero po 1971 roku przyspieszyło.
W nowych analizach Yang i Song twierdzą, że wewnętrzne jądro niemal zatrzymało swój obrót względem płaszcza. Uczeni badali trzęsienia ziemi głównie z lat 1995-2021 i odkryli, że rotacja wewnętrznego jądra niemal ustała około 2009 roku. Wydaje się również, że zdarzenie to jest związane z odwróceniem rotacji, twierdzą Yang i Song. W oparciu o ich obliczenia niewielka nierównowaga sił elektromagnetycznych i grawitacyjnych wystarczyłaby do spowolnienia, a następnie odwrócenia rotacji wewnętrznego jądra.
Źródło: Nature, Science Alert, fot. Kevin Gill from Nashua, NH, United States, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons
