У внутрішньому ядрі Землі виявили ядро

Австралійські науковці відшукали у сейсмічних даних хвилі, що п'ятикратно відбилися від центру Землі, та відтворили за ними структуру внутрішнього ядра планети. Розбіжності у часі проходження сейсмічних хвиль викрили, що у внутрішньому земному ядрі є структура, що характеризується високою анізотропією. Її радіус оцінили в 650 кілометрів. Натомість у зовнішньому шарі внутрішнього ядра анізотропія виявилась слабшою, що вчені пов'язують із орієнтацією кристалів заліза у складі. Свою роботу дослідники опублікували у журналі Nature Communications.

Hrvoje Tkalčić / Twitter

Hrvoje Tkalčić / Twitter


👋 Підпишіться на наш телеграм-канал! А ще у нас є ютуб 🎬


З чого складається Земля?

Внутрішню структуру Землі можна розділити на три основні оболонки: кору, мантію та ядро. Кора простягається на глибину до 70 кілометрів, найтовстішим шаром є мантія, яка тягнеться до 2 890 кілометрів вглиб, а в центрі Землі знаходиться ядро, на яке приходиться близько 20 відсотків радіуса планети. Відомо, що земне ядро також має свою структуру: його поділяють на рідке зовнішнє, товщину якого оцінюють у 2 200 кілометрів, а також на тверде внутрішнє радіусом у 1 300 кілометрів. І у своїй новій роботі пара геофізиків з Австралійського національного університету відшукала натяки на існування структури і у внутрішньому ядрі.

Можливе ядро внутрішнього ядра Землі. Hrvoje Tkalčić / Twitter

Можливе ядро внутрішнього ядра Землі. Hrvoje Tkalčić / Twitter

Як дістатися центру Землі?

Прямих методів дослідження надр Землі не існує — пробурити отвір і зазирнути всередину неможливо. І основним способом добути інформацію про те, з чого складається наша планета зсередини, для науковців є сейсмологія. Долаючи земну товщу, сейсмічні хвилі, наприклад, від землетрусів, зазнають змін. За цими змінами вчені і можуть охарактеризувати, з чого ці шари складаються.

Розрізняють два види сейсмічних хвиль: поздовжні або хвилі стиску (P-хвилі) і поперечні або хвилі зсуву (S-хвилі). За тим, як хвилі поширюються надрами Землі, геофізики маркують їх як P-хвилі — повздовжні хвилі у мантії, S-хвилі — хвилі зсуву у мантії, K- і I-хвилі — повздовжні хвилі, що сягнули внутрішнього та внутрішнього ядра, а також J-хвилі — хвилі зсуву, які пройшли внутрішнє ядро. Аби ці хвилі могли щось сказати про будову Землі, вчені шукають у даних сейсмографів з різних частин планети, бажано, розташованих діаметрально, сигнали від однієї і тієї ж сейсмічної події. Порівнюючи їх попарно, науковці можуть будувати модель середовища, яким вони поширилися.

Чорними трикутниками позначені місця розташування сейсмічних станцій, дані яких використовували в дослідженні, а сірими контурами позначено відстані від епіцентру землетрусу на Соломонових островах магнітудою 7,9, яке стало у 2017 році. Отримані з його допомогою дані також допомогли у дослідженні (А). На (B) і (С) можна побачити місце, де знаходиться ядро внутрішнього ядра, яке відшукали вчені, а також траєкторії обраних для аналізу хвиль. Thanh-Son Phạm, Hrvoje Tkalčić / Nature Communications, 2023 

Чорними трикутниками позначені місця розташування сейсмічних станцій, дані яких використовували в дослідженні, а сірими контурами позначено відстані від епіцентру землетрусу на Соломонових островах магнітудою 7,9, яке стало у 2017 році. Отримані з його допомогою дані також допомогли у дослідженні (А). На (B) і (С) можна побачити місце, де знаходиться ядро внутрішнього ядра, яке відшукали вчені, а також траєкторії обраних для аналізу хвиль. Thanh-Son Phạm, Hrvoje Tkalčić / Nature Communications, 2023

У новому дослідженні вчені проаналізували дані про землетруси магнітудою більше 6,0, які за 10 років фіксували сейсмічні станції у різниї кутках світу, щоб відшукати у них PKIKP-хвилі та їхні «відлуння» — події реверберації при відбитті хвиль від поверхні. Науковцям вдалося відшукати три-, чотири- і п'ятикратні відбиття хвиль від однієї сейсмічної події, хоча раніше сейсмологи фіксували лише двократні відбиття PKIKP-хвиль.

Що показали хвилі?

Завдяки отриманому набору даних вченим вдалося сформувати картину викривлення сейсмічних хвиль у внутрішньому земному ядрі. З'ясувалося, що при проходженні через внутрішню область ядра, вони переживають значні розбіжності у швидкості поширення за різних кутів відносно осі обертання Землі. При цьому у зовнішнішій частині ядра ця анізотропія набагато менша. Радіус області, в якій спостерігалася найбільша анізотропія, вчені оцінили у 650 кілометрів.

На думку науковців, це може бути пов'язано з властивостями заліза у складі ядра. Отримані дані допоможуть уточнити історію формування Землі, а також покращити існуючі моделі сейсмічних маркерів її будови.

Раніше ми розповідали, як завдяки сейсмології вдалося з'ясувати, що внутрішнє земне ядро уповільнилося та зрівняло швидкість свого обертання з рухом решти планети.