Zemské jádro se zpomalilo natolik, že se pohybuje zpět, potvrzují vědci. Zde je to, co to může znamenat (CNN.com)

(CNN) Hluboko v Zemi leží pevná kovová koule, která se točí nezávisle na naší planetě, jako vršek uvnitř většího vršku, zahalený tajemstvím.

Toto vnitřní jádro přitahuje výzkumníky od jeho objevu dánským seismologem Inge Lehmannem v roce 1936 a jak se pohybuje – jeho rychlost a směr rotace – je středem desetiletí trvající debaty. Rostoucí důkazy naznačují, že rotace jádra se v posledních letech dramaticky změnila, ale vědci zůstali rozděleni ohledně toho, co se přesně děje - a co to znamená.

Část problému spočívá v tom, že není možné přímo pozorovat nebo zkoumat hlubiny Země. Seismologové získali informace o pohybech vnitřního jádra zkoumáním chování vln produkovaných velkými zemětřeseními, která zasáhla tuto oblast. Variace mezi vlnami podobné síly, které procházely jádrem v různých časech, umožnily vědcům měřit změny v poloze vnitřního jádra a vypočítat jeho rotaci.

„Diferenciální rotace vnitřního jádra byla navržena jako fenomén v 1970. a 1980. letech 1990. století, ale seismologické důkazy byly zveřejněny až v XNUMX. letech,“ říká Lauren Waszek, docent fyzikálních věd na James Cook University v Austrálii.

Ale vědci se neshodli na tom, jak interpretovat tyto výsledky, "hlavně kvůli obtížnosti provádění podrobných pozorování vnitřního jádra, jeho odlehlosti a omezeným dostupným datům," řekla Lauren Waszek. Výsledkem je, že „studie, které následovaly v následujících letech a desetiletích, se neshodují na rychlosti rotace ani na jejím směru vzhledem k plášti,“ dodala. Některé analýzy dokonce navrhovaly, že jádro se nemusí vůbec otáčet.

Nadějný model navrženo v roce 2023 popisuje vnitřní jádro, které se kdysi otáčelo rychleji než samotná Země, ale nyní se otáčí pomaleji. Podle vědců se po určitou dobu rotace jádra shodovala s rotací Země. Pak se ještě více zpomalilo, až se jádro pohybovalo dozadu vzhledem k vrstvám tekutiny, které ho obklopovaly.

Někteří odborníci tehdy zdůrazňovali, že k podpoře tohoto závěru je potřeba více dat. Nyní další tým vědců poskytl přesvědčivé nové důkazy pro tuto hypotézu týkající se rychlosti rotace vnitřního jádra. Výzkum byl zveřejněn 12. června v časopise Příroda nejen potvrdit zpomalení jádra, ale také podpořit návrh z roku 2023, že toto zpomalení jádra je součástí vzoru zpomalování a zrychlování, který trvá několik desetiletí.

Nová zjištění také potvrzují, že změny rotační rychlosti následují 70letý cyklus, řekl spoluautor studie, John Vidale, profesor věd o Zemi na Dornsife College of Letters, Arts and Sciences na University of Southern California.

"Mluvíme o tomto problému 20 let a myslím, že tato studie je konečným bodem," řekl Vidale. „Myslím, že jsme ukončili debatu o tom, zda se vnitřní jádro pohybuje a jaké bylo jeho chování za poslední dvě desetiletí.

Ale ne všichni jsou přesvědčeni, že je problém vyřešen a jak by zpomalení vnitřního jádra mohlo ovlivnit naši planetu, zůstává otevřenou otázkou – ačkoli někteří odborníci se domnívají, že do hry by mohlo vstoupit magnetické pole Země.

Magnetická přitažlivost

Pevné kovové vnitřní jádro je pohřbeno v hloubce přibližně 5.180 9.800 kilometrů a je obklopeno vnějším jádrem z tekutého kovu. Vnitřní jádro je vyrobeno převážně ze železa a niklu a odhaduje se, že je horké jako povrch slunce, asi 5.400 XNUMX stupňů Fahrenheita (XNUMX XNUMX stupňů Celsia).

Magnetické pole Země přitahuje tuto pevnou kouli horkého kovu a způsobuje její roztočení. Současně gravitace a proudění z tekutého vnějšího jádra a pláště působí na jádro tahem. V průběhu desetiletí způsobuje tlak a tah těchto sil změny v rychlosti otáčení jádra, řekl Vidale.

Míchání tekutiny bohaté na kovy ve vnějším jádru generuje elektrické proudy, které napájí magnetické pole Země, které chrání naši planetu před smrtícím slunečním zářením. Ačkoli přímý vliv vnitřního jádra na magnetické pole není znám, vědci již informovali 2023 že pomaleji rotující jádro by to mohlo potenciálně ovlivnit a částečně zkrátit délku dne.

Když se vědci snaží "vidět" přes planetu, obvykle sledují dva typy seismických vln: tlakové vlny nebo vlny P a střižné vlny nebo vlny S, které procházejí všemi druhy hmoty. Vlny P procházejí všemi typy látek, zatímco vlny S procházejí pouze pevnými látkami nebo extrémně viskózními kapalinami, v závislosti naUS geologický průzkum.

V 1880. letech XNUMX. století seismologové zjistili, že vlny S generované zemětřesením neprocházejí celou Zemí, což jim umožňuje dospět k závěru, že zemské jádro bylo roztavené. Ale některé P vlny se po průchodu zemským jádrem objevily na neočekávaných místech – ve „zóně stínů“, jako např.volal Lehmann - vytváření anomálií, které nelze vysvětlit. Lehmann byl první, kdo na základě údajů z masivního zemětřesení na Novém Zélandu v roce 1929 navrhl, že by bludné P vlny mohly interagovat s pevným vnitřním jádrem uvnitř tekutého vnějšího jádra.

Sledováním seismických vln ze zemětřesení, které procházely vnitřním jádrem Země v podobných trajektoriích od roku 1964, autoři studie z roku 2023 zjistili, že rotace následovala 70letý cyklus. V 1970. letech se vnitřní jádro točilo o něco rychleji než planeta. Kolem roku 2008 zpomalil a od roku 2008 do roku 2023 se začal pohybovat mírně opačným směrem, vzhledem k plášti.

Budoucí rotace jádra

Pro tuto novou studii Vidale a jeho spoluautoři pozorovali seismické vlny produkované zemětřesením na stejných místech a v různých časech. Našli 121 příkladů takových zemětřesení, ke kterým došlo v letech 1991 až 2023 na Jižních Sandwichových ostrovech, souostroví sopečných ostrovů nacházejících se v Atlantském oceánu východně od jižního cípu Jižní Ameriky. Vědci také studovali rázové vlny pronikající do jádra způsobené sovětskými jadernými testy provedenými v letech 1971 až 1974.

Podle pana Vidale rotace jádra ovlivňuje dobu příchodu vlny. Srovnání, kdy seismické signály zasáhly jádro, odhalilo změny v rotaci jádra v průběhu času, což potvrdilo 70letý rotační cyklus. Podle výpočtů výzkumníků se jádro chystá znovu začít zrychlovat.

Ve srovnání s jinými seismografickými studiemi jádra, které měří jednotlivá zemětřesení při průchodu jádrem – bez ohledu na to, kdy k nim dojde – použití pouze párových zemětřesení snižuje množství použitelných dat, „což metodu ztěžuje,“ řekl Waszek. Tato metoda však také umožnila vědcům měřit změny v rotaci jádra s větší přesností, řekl Vidale. Pokud je model jeho týmu správný, rotace jádra se začne znovu zrychlovat za pět až 10 let.

Seismografy také odhalily, že během svého 70letého cyklu se rotace jádra zpomaluje a zrychluje různými rychlostmi, "což bude vyžadovat vysvětlení," řekl Vidale. Jednou z možností je, že vnitřní kovové jádro není tak silné, jak se očekávalo. Pokud se při otáčení deformuje, může to ovlivnit symetrii rychlosti otáčení.

Výpočty týmu také naznačují, že jádro má různé rotační rychlosti v závislosti na tom, zda se pohybuje vpřed nebo vzad, což přidává „zajímavý příspěvek k diskurzu,“ řekl Waszek.

Ale hloubka a nepřístupnost vnitřního jádra znamená, že zůstávají nejistoty, dodala. Pokud jde o to, zda je debata o rotaci jádra skutečně u konce, „potřebujeme více dat a vylepšené interdisciplinární nástroje k dalšímu prozkoumání problému,“ řekl Waszek.

Obrovský potenciál

Změny v rotaci jádra, i když je lze sledovat a měřit, jsou pro lidi žijící na zemském povrchu prakticky nepostřehnutelné, řekl Vidale. Když se jádro otáčí pomaleji, plášť se zrychluje. Tato změna urychluje rotaci Země a zkracuje délku dne. Ale tyto rotační změny se promítají pouze do tisícin sekundy délky dne, řekl.

Pokud jde o vliv na délku života člověka, dodal: „Nedovedu si představit, že by to znamenalo něco tak důležitého jako délka života člověka. "Nedovedu si představit, že by to hodně znamenalo.

Vědci studují vnitřní jádro, aby zjistili, jak se vytvořilo hluboké nitro Země a jak je aktivita spojena se všemi podzemními vrstvami planety. Zvláště zajímavá je tajemná oblast, kde tekuté vnější jádro obaluje pevné vnitřní jádro, dodal Vidale. Jako místo setkání mezi kapalinou a pevnou látkou je tato hranice „naplněna potenciálem aktivity“, stejně jako hranice mezi jádrem a pláštěm a hranice mezi pláštěm a kůrou.

"Mohli bychom mít sopky například na okraji vnitřního jádra, kde se setkávají a pohybují pevné látky a kapaliny," řekl.

Protože rotace vnitřního jádra ovlivňuje pohyby vnějšího jádra, má se za to, že rotace vnitřního jádra pomáhá napájet magnetické pole Země, ačkoli je zapotřebí dalšího výzkumu, aby se objasnila jeho přesná role. A o celkové struktuře vnitřního jádra je stále co učit, řekl Waszek.

"Nové a připravované metodiky budou klíčem k zodpovězení současných otázek o vnitřním jádru Země, včetně jádra rotace."

Mindy Weisberger je vědecká spisovatelka a mediální producentka. Jeho práce byly publikovány v časopisech Live Science, Scientific American a How It Works.

Prameny): CNN.com přes Twitter LHK