Исследователи из Университета Южной Калифорнии доказали, что ядро ​​Земли теряет скорость

Новое исследование предоставляет четкие доказательства того, что внутреннее ядро ​​Земли начало замедляться примерно в 2010 году.

Университет Южной Калифорнии Ученые обнаружили, что внутреннее ядро ​​Земли замедляется относительно поверхности планеты — явление, которое началось примерно в 2010 году после десятилетий противоположной тенденции. Этот важный сдвиг был выявлен посредством анализа подробных сейсмических данных о землетрясениях и ядерных испытаниях. На замедление влияет динамика окружающего жидкого внешнего ядра и гравитационное притяжение мантии Земли, что может незначительно повлиять на вращение Земли.

Внутренняя динамика ядра

Ученые из Университета Южной Калифорнии доказали, что внутреннее ядро ​​Земли удаляется — замедляется — относительно поверхности планеты, как показано в новом исследовании, опубликованном 12 июня в журнале. природа.

Научное сообщество уже давно обсуждает движение внутреннего ядра, причем некоторые исследования показывают, что оно вращается быстрее, чем поверхность Земли. Однако недавние исследования Университета Южной Калифорнии убедительно показывают, что примерно начиная с 2010 года внутреннее ядро ​​замедлилось и теперь движется медленнее, чем поверхность планеты.

«Когда я впервые увидел сейсмограммы, намекающие на это изменение, я был озадачен», — сказал Джон Видал, декан кафедры геонаук Колледжа литературы, искусств и наук Университета Южной Калифорнии Дорнсайф. «Но когда мы обнаружили двадцать других наблюдений, указывающих на ту же закономерность, вывод был неизбежен. Внутреннее ядро ​​замедлилось впервые за несколько десятилетий. Другие ученые недавно высказались в пользу похожих и разных моделей, но наше последнее исследование показывает, самое убедительное решение».

Относительный спад и замедление

Внутреннее ядро ​​находится в состоянии инверсии и втягивания относительно поверхности планеты из-за того, что оно движется немного медленнее, а не быстрее, чем мантия Земли, впервые примерно за 40 лет. По сравнению со скоростью в предыдущие десятилетия, внутреннее ядро ​​замедляется.

Внутреннее ядро ​​представляет собой твердый шар из железа и никеля, окруженный внешним ядром из жидкого железа и никеля. Внутреннее ядро ​​размером примерно с Луну находится на высоте более 3000 миль под нашими ногами и представляет собой проблему для исследователей: его нельзя посетить или увидеть. Ученые должны использовать сейсмические волны землетрясений, чтобы создать визуализацию движения внутреннего ядра.

Новый подход к итеративному подходу

Видал и Вэй Ван из Китайской академии наук использовали повторяющиеся формы волн и землетрясения, в отличие от других исследований. Повторные землетрясения — это сейсмические события, которые происходят в одном и том же месте и создают идентичные сейсмограммы.

В этом исследовании исследователи собрали и проанализировали сейсмические данные, записанные вокруг Южных Сандвичевых островов в результате 121 повторного землетрясения, произошедшего в период с 1991 по 2023 год. Они также использовали данные двойных советских ядерных испытаний в период с 1971 по 1974 год, а также повторных французских и американских испытаний. Ядерные эксперименты из других исследований внутреннего ядра.

Видаль рассказал, что замедление скорости внутреннего ядра было вызвано раскачиванием окружающего его внешнего ядра из жидкого железа, которое генерирует магнитное поле Земли, а также гравитационные силы со стороны плотных областей вышележащей каменистой мантии.

Воздействие на поверхность Земли

О последствиях этого изменения в движении внутреннего ядра земной поверхности можно только предполагать. Видаль заявил, что отступление внутреннего ядра может изменить продолжительность суток на доли секунды: «Очень сложно заметить, что порядка тысячной доли секунды оно почти теряется в шуме океанов». и атмосфера».

Будущие исследования ученых Университета Южной Калифорнии надеются более подробно наметить путь внутреннего ядра и точно выяснить, почему оно смещается.

«Танец внутреннего сердца может быть более ярким, чем мы знаем до сих пор», — сказал Видал.

Ссылка: «Внутреннее втягивание ядра за счет отражений сейсмических волн», Вэй Ван, Цзюнь Э. Фидель, Гуаньин Пан, Кейт Д. Купер и Руян Ван, 12 июня 2024 г. природа.
дои: 10.1038/s41586-024-07536-4

Помимо Видаля, среди других авторов исследования — Руян Ван из Университета Южной Калифорнии Дорнсайф, Вэй Ван из Китайской академии наук, Гуаньин Пан из Корнельского университета и Кейт Купер из Университета Юты.

Это исследование было поддержано Национальным научным фондом (EAR-2041892) и Институтом геологии и геофизики Китайской академии наук (IGGCAS-201904 и IGGCAS-202204).