Н а около 2890 км под краката ни се намира гигантска топка от течен метал - ядрото на нашата планета. Учените като Хрвойе Ткалчич, директор на Австралийския национален университет, използват сеизмичните вълни, създавани от земетресенията, като вид ултразвук, за да “видят” формата и структурата на ядрото.
Използвайки нов начин за изучаване на тези вълни, Ткалчич и неговият колега Сяолонг Ма са направили изненадващо откритие: около екватора има голяма област с форма на поничка, с дебелина няколкостотин километра, където сеизмичните вълни се движат 2% по-бавно, отколкото в останалата част на ядрото.
Учените смятат, че този регион съдържа повече леки елементи като силиций и кислород и може да играе решаваща роля в огромните течения от течен метал, които преминават през ядрото и генерират земното магнитно поле.
Вълново поле
Повечето изследвания на сеизмичните вълни, породени от земетресения, разглеждат големите, първоначални вълнови фронтове, които обикалят света около час след земетресението.
Експертите са осъзнали, че може да научат нещо ново, като разгледат по-късната и слаба част от тези вълни. По-специално учените са разгледали колко сходни са кодите, записани в различните сеизмични детектори няколко часа след началото им.
“На математически език това сходство се измерва с нещо, наречено корелация. Заедно наричаме тези прилики в късните части на вълните от земетресението „кодово-корелационно вълново поле“, обясняват учените.
“Разглеждайки вълновото поле на кода-корелацията, открихме малки сигнали, произтичащи от множество реверберационни вълни, които иначе не бихме видели. Като разбрахме пътищата, по които са минали тези реверберационни вълни, и ги съпоставихме със сигналите в кода-корелационното вълново поле, разбрахме колко време им е отнело да преминат през планетата”, посочва Ткалчич.
След това учените са сравнили видяното в сеизмичните детектори, разположени по-близо до полюсите, с резултатите, получени по-близо до екватора. Като цяло вълните, засечени по-близо до полюсите, се движеха по-бързо от тези, които бяха близо до екватора, обясняват експертите.
Учените са изпробвали много компютърни модели и симулации на това какви условия в ядрото биха могли да доведат до тези резултати. В крайна сметка са установили, че във външното ядро около екватора трябва да има торус - област с форма на поничка - където вълните се движат по-бавно.
Досега сеизмолозите не са откривали този регион. Използването на вълновото поле с кодова корелация обаче ни позволява да “видим” външното ядро по-подробно и по-равномерно.
“Предишни изследвания стигнаха до заключението, че вълните се движат по-бавно навсякъде около “тавана” на външното ядро. В това изследване обаче показахме, че регионът с ниска скорост е само в близост до екватора”, казва директорът на Австралийския национален университет.
Външното ядро и геодинамиката
Външното ядро на Земята има радиус от около 3480 км, което го прави малко по-голямо от планетата Марс. То се състои основно от желязо и никел, с някои следи от по-леки елементи като силиций, кислород, сяра, водород и въглерод.
Долната част на външното ядро е по-нагорещена от горната и температурната разлика кара течния метал да се движи като вода в тенджера, която ври на котлона. Този процес се нарича топлинна конвекция и според учените постоянното движение би трябвало да означава, че всички материали във външното ядро са доста добре смесени и еднородни.
Но ако навсякъде във външното ядро е пълно с един и същ материал, сеизмичните вълни също би трябвало да се движат с приблизително еднаква скорост навсякъде. Тогава защо тези вълни се забавят в откритата от нас област с форма на поничка?
Смятаме, че в този регион трябва да има по-висока концентрация на леки елементи. Те може да са освободени от твърдото вътрешно ядро на Земята във външното ядро, където тяхната плаваемост създава повече конвекция.
Защо леките елементи се натрупват повече в екваториалната област на "поничката"?
Учените смятат, че това може да се обясни, ако в този регион се предава повече топлина от външното ядро към скалистата мантия над него.
Във външното ядро протича и друг процес от планетарен мащаб. Въртенето на Земята и малкото твърдо вътрешно ядро карат течността във външното ядро да се организира в дълги вертикални вихри, движещи се в посока север-юг, подобно на гигантски водовъртежи.
Турбулентното движение на течния метал в тези вихри създава „геодинамиката“, отговорна за създаването и поддържането на магнитното поле на Земята. Това магнитно поле предпазва планетата от вредния слънчев вятър и радиация, което прави възможен живота на повърхността.
“По-подробен поглед върху състава на външното ядро ще ни помогне да разберем по-добре магнитното поле на Земята. По-специално, начинът, по който полето променя интензитета и посоката си във времето, е от решаващо значение за живота на Земята и потенциалната обитаемост на планетите и екзопланетите”, заключват учените.
Припомняме и тази галерия от нашия архив:
* Във видеото: Как астронавтите се разхождат в открития Космос
Не пропускайте най-важните новини - последвайте ни в Google News Showcase
