Что происходит во внутреннем ядре Земли?
Исследователи считают, что геологи не до конца понимают, как работает генератор магнитного поля Земли, но подозревают, что он тесно связан с динамическими процессами вблизи внутренней границы ядра.
Исчерпывающие сейсмические данные от повторяющихся землетрясений и новые методы обработки данных дали лучшее доказательство того, что внутреннее ядро Земли вращается, открывая лучшее понимание процессов, которые контролируют магнитное поле планеты.
Новое исследование, проведенное учеными из Университета Иллинойса, опубликовано в журнале Earth and Planetary Science Letters.
Исследователи считают, что геологи не до конца понимают, как работает генератор магнитного поля Земли, но подозревают, что он тесно связан с динамическими процессами вблизи внутренней границы ядра.
Сдвиги в расположении магнитных полюсов, изменения напряженности поля и аномальные сейсмические данные побудили исследователей поближе взглянуть.
«В 1996 году наша группа впервые обнаружила небольшое, но систематическое изменение сейсмических волн, проходящих через внутреннее ядро, которое мы интерпретировали как свидетельство дифференциального вращения внутреннего ядра относительно поверхности Земли», — сказал профессор геологии Сяодун Сонг.
«Тем не менее, некоторые исследования считают, что то, что мы интерпретируем как движение, является результатом сейсмических волн, отражающихся от попеременно увеличивающейся и уменьшающейся внутренней границы ядра, например растущих гор и режущихся каньонов».
Исследователи представляют сейсмические данные из различных географических точек и повторяющихся землетрясений, называемые дуплетами, которые происходят в одном и том же месте в течение долгого времени.
«Наличие данных из одного и того же места, но в разное время позволяет нам отличать сейсмические сигналы, которые изменяются из-за локализованных изменений рельефа, от тех, которые изменяются из-за движения и вращения», — говорят ученые.
Исследователи обнаружили, что некоторые из генерируемых землетрясением сейсмических волн проникают через железное тело ниже границы внутреннего ядра и изменяются с течением времени, чего не произошло бы, если бы внутреннее ядро было неподвижным.
«Важно отметить, что мы видим, что эти преломленные волны изменяются до того, как отраженные волны отскакивают от внутренней границы ядра, подразумевая, что изменения происходят изнутри внутреннего ядра».
В основе дискуссии лежит тот факт, что предыдущие исследования рассматривали относительно небольшой пул несколько неоднозначных данных, полученных с помощью метода, который сильно зависит от точного времени, заявили исследователи.
«То, что отличает наш анализ, — это наш точный метод для определения того, когда изменения в сейсмических сигналах происходят и поступают на различные сейсмические станции по всему миру. Мы используем сейсмическую волну, которая не достигла внутреннего ядра в качестве опорной волны в наших расчетах, что устраняет большую часть неясности.»
Этот точный анализ времени прибытия, обширная коллекция данных самого высокого качества и тщательный статистический анализ — вот что дает этому исследованию его силу, сказал Сяодун Сонг.
«Наша работа подтверждает, что временные изменения происходят в основном, если не все, из тела внутреннего ядра, и идея о том, что изменения поверхности внутреннего ядра являются единственным источником изменений сигнала, теперь может быть исключена», — сказал он.
Yi Yang et al, Origin of temporal changes of inner-core seismic waves, Earth and Planetary Science Letters (2020). DOI: 10.1016/j.epsl.2020.116267