Zinātnieki ir apstiprinājuši, ka Zemes iekšējais kodols ir tik ļoti palēninājies, ka tas virzās atpakaļ. Lūk, ko tas varētu nozīmēt

Abonējiet CNN biļetenu Wonder Theory. Izpētiet Visumu ar ziņām par aizraujošiem atklājumiem, zinātnes sasniegumiem un daudz ko citu.

CNN
—

Dziļi Zemes iekšienē atrodas cieta metāla bumbiņa, kas griežas neatkarīgi no mūsu rotējošās planētas, piemēram, griežas lielākā virsotnē, kas ir apvīta ar noslēpumiem.

Šis iekšējais kodols ir ieinteresējis pētniekus kopš dāņu seismologa Inges Lēmaņa 1936. gadā to atklāja, un tas, kā tas pārvietojas — tā rotācijas ātrums un virziens — ir bijis gadu desmitiem ilgušo debašu uzmanības centrā. Arvien vairāk pierādījumu liecina, ka kodola rotācija pēdējos gados ir dramatiski mainījusies, taču zinātnieki joprojām dalās par to, kas tieši notiek un ko tas nozīmē.

Daļa no problēmas slēpjas tajā, ka nav iespējams tieši novērot vai ņemt paraugus no Zemes dziļā iekšpuses. Seismologi ir apkopojuši informāciju par iekšējā kodola kustību, pārbaudot viļņu uzvedību, ko izraisa lielas zemestrīces, kas skar šo reģionu. Atšķirības starp līdzīga stipruma viļņiem, kas dažādos laikos gāja cauri kodolam, ļāva zinātniekiem izmērīt iekšējā kodola stāvokļa izmaiņas un aprēķināt tā rotāciju.

“Iekšējā kodola diferenciālā rotācija tika ierosināta kā parādība 1970. un 1980. gados, bet seismiski pierādījumi tika publicēti tikai 90. gados,” sacīja Dr. Lauren Waszczyk, Austrālijas Džeimsa Kuka universitātes fizisko zinātņu lektore.

Taču pētnieki ir apsprieduši, kā interpretēt šos rezultātus, “galvenokārt tāpēc, ka ir grūti veikt detalizētus iekšējās kodola novērojumus tā attāluma un ierobežoto pieejamo datu dēļ”, sacīja Vaseks. Rezultātā viņa piebilda, ka “sekojošie pētījumi nākamajos gados un desmitgadēs nepiekrīt par rotācijas ātrumu, kā arī tā virzienu attiecībā pret apvalku.” Dažas analīzes pat liecina, ka kodols nemaz negriežas.

Daudzsološs modelis Ierosināts 2023. gadā Zinātnieki apraksta iekšējo kodolu, kas kādreiz griezās ātrāk nekā pati Zeme, bet tagad griežas ar lēnāku ātrumu. Zinātnieki ziņoja, ka kodola rotācija noteiktu laiku sakrita ar Zemes rotāciju. Tad tas palēninājās vēl vairāk, līdz kodols sāka kustēties atpakaļ attiecībā pret apkārtējiem šķidruma slāņiem.

Toreiz daži eksperti brīdināja, ka ir nepieciešams vairāk datu, lai nostiprinātu šo secinājumu, un tagad cita zinātnieku komanda ir sniegusi pārliecinošus jaunus pierādījumus šai hipotēzei par iekšējā kodola rotācijas ātrumu. Pētījums tika publicēts 12. jūnijā žurnālā dabu Taču tas ne tikai apstiprina pamatā esošo ekonomikas lejupslīdi, bet arī atbalsta 2023. gada ieteikumu, ka šī fundamentālā lejupslīde ir daļa no ilgtermiņa palēninājuma un paātrinājuma modeļa.

Jaunie atklājumi arī apstiprina, ka rotācijas ātruma izmaiņas notiek pēc 70 gadu cikla, norāda viens no pētījuma autoriem. Dr Džons VidalsDekāns Zemes zinātņu profesors Dienvidkalifornijas universitātes Dornsifes Burtu, mākslas un zinātņu koledžā.

“Mēs esam par to strīdējušies 20 gadus, un es domāju, ka tas ir pareizais risinājums,” sacīja Vidals. “Es domāju, ka mēs esam pabeiguši diskusiju par to, vai iekšējais kodols pārvietojas un kāds ir bijis tā modelis pēdējās divās desmitgadēs.”

Bet ne visi ir pārliecināti, ka lieta ir atrisināta un kā iekšējā kodola palēnināšanās varētu ietekmēt mūsu planētu, joprojām ir atklāts jautājums – lai gan daži eksperti saka, ka Zemes magnētiskajam laukam varētu būt nozīme.

Cietais metāliskais iekšējais kodols atrodas 3220 jūdzes (5180 kilometrus) Zemes iekšienē, un to ieskauj šķidrs metālisks ārējais kodols. Iekšējais kodols sastāv galvenokārt no dzelzs un niķeļa, un tiek lēsts, ka tā ir tikpat karsta kā Saules virsma – aptuveni 9800 grādi pēc Fārenheita (5400 grādi pēc Celsija).

Zemes magnētiskais lauks piesaista šo cieto karstā metāla lodi, liekot tai griezties. Tajā pašā laikā šķidruma ārējā serdeņa un apvalka gravitācija un plūsma velk serdi. Daudzu gadu desmitu laikā šo spēku stumšana un vilkšana izraisa atšķirības kodola rotācijas ātrumā, sacīja Vidals.

Ar minerālvielām bagātā šķidruma plūsma ārējā kodolā rada elektriskās strāvas, kas baro Zemes magnētisko lauku, kas aizsargā mūsu planētu no nāvējošā saules starojuma. Lai gan iekšējā kodola tiešā ietekme uz magnētisko lauku nav zināma, zinātnieki iepriekš ziņoja… 2023. gadā Lēnām rotējošais kodols to var ietekmēt un var arī daļēji saīsināt dienas garumu.

Kad zinātnieki cenšas “redzēt” visu planētu, viņi parasti izseko divu veidu seismiskos viļņus: spiediena viļņus jeb P viļņus un bīdes viļņus jeb S viļņus, kas pārvietojas cauri visa veida matērijai. S viļņi pārvietojas tikai caur cietām vielām vai ļoti viskoziem šķidrumiem, saskaņā ar ASV Ģeoloģijas dienests.

Seismologi 1880. gados pamanīja, ka zemestrīču radītie S viļņi neiziet cauri visai Zemei, tāpēc secināja, ka Zemes kodols ir izkusis. Bet daži P viļņi pēc tam, kad bija izgājuši cauri Zemes kodolam, parādījās negaidītās vietās – “ēnu zonā”, sacīja Lehmans. Nosauciet to -Radīt anomālijas, kuras nebija iespējams izskaidrot. Lēmans bija pirmais, kas ierosināja, ka turbulentie P viļņi varētu mijiedarboties ar cietu iekšējo kodolu šķidrā ārējā kodolā, pamatojoties uz datiem no masīvas zemestrīces 1929. gadā Jaunzēlandē.

Izsekojot seismiskos viļņus no zemestrīcēm, kas kopš 1964. gada līdzīgiem ceļiem gājušas cauri Zemes iekšējam kodolam, 2023. gada pētījuma autori atklāja, ka rotācija notiek pēc 70 gadu cikla. Līdz 1970. gadiem iekšējais kodols griezās nedaudz ātrāk nekā planēta. Pēc tam ap 2008. gadu tas palēninājās un no 2008. līdz 2023. gadam sāka nedaudz kustēties pretējā virzienā attiecībā pret mantiju.

Jaunajā pētījumā Vidals un viņa kolēģi novēroja seismiskos viļņus, ko radīja zemestrīces vienā un tajā pašā vietā dažādos laikos. Viņi atrada 121 šādu zemestrīču piemēru, kas notika laikā no 1991. līdz 2023. gadam Dienvidsendviču salās, vulkānisko salu arhipelāgā Atlantijas okeānā uz austrumiem no Dienvidamerikas galējā dienvidu gala. Pētnieki aplūkoja arī triecienviļņus, kas iekļuva kodolā no padomju kodolizmēģinājumiem, kas tika veikti no 1971. līdz 1974. gadam.

Sirds rotācija ietekmē viļņa ierašanās laiku, sacīja Vidals. Salīdzinot seismisko signālu laiku, kad tie nonāk saskarē ar kodolu, atklājās serdeņa rotācijas izmaiņas laika gaitā, apstiprinot 70 gadu rotācijas ciklu. Pēc pētnieku aprēķiniem, sirds ir gandrīz gatava, lai atkal sāktu paātrināties.

Salīdzinājumā ar citiem seismiskiem pētījumiem, kas mēra atsevišķas zemestrīces, kad tās iet cauri kodolam, neatkarīgi no tā, kad tās notiek, izmantojot tikai sapārotas zemestrīces, tiek samazināts izmantojamo datu apjoms, “kas padara metodi grūtāku”, sacīja Vašeks. Tomēr tas ļāva zinātniekiem precīzāk izmērīt izmaiņas kodola griešanās procesā, norāda Vidals. Ja viņa komandas modelis ir pareizs, kodola rotācija atkal sāks paātrināties apmēram pēc pieciem līdz desmit gadiem.

Seismometri arī atklāja, ka 70 gadu cikla laikā serdes rotācija palēninās un paātrinās dažādos ātrumos, “kas būs jāpaskaidro”, sacīja Vidals. Viena iespēja ir tāda, ka metāliskais iekšējais kodols nav tik ciets, kā gaidīts. Ja tas deformējas rotācijas laikā, tas var ietekmēt tā rotācijas ātruma konsekvenci, viņš teica.

Komandas aprēķini arī liecina, ka kodolam ir atšķirīgi griešanās ātrumi kustībai uz priekšu un atpakaļ, kas pievieno “interesantu ieguldījumu runā”, sacīja Vašeks.

Bet iekšējā kodola dziļums un nepieejamība nozīmē, ka šaubas paliek, viņa piebilda. Runājot par to, vai debates par kodola rotāciju patiešām ir beigušās, Vaseks sacīja: “Mums ir nepieciešams vairāk datu un uzlaboti daudzdisciplīnu rīki, lai to tālāk izpētītu.”

Lai gan tās var izsekot un izmērīt, izmaiņas kodola rotācijā cilvēkiem uz Zemes ir gandrīz nemanāmas, sacīja Vidals. Kad kodols griežas lēnāk, apvalka kustība paātrinās. Šī maiņa liek Zemei griezties ātrāk un saīsina dienas garumu. Taču šādas rotācijas maiņas dienas garumā nozīmē tikai milisekundi, viņš teica.

“Runājot par šo ietekmi uz cilvēka dzīvi?” Viņš teica. “Es nevaru iedomāties, ka tas nozīmē daudz.”

Zinātnieki pēta iekšējo kodolu, lai uzzinātu, kā veidojās Zemes dziļais interjers un kā aktivitātes ir saistītas visos planētas pazemes slāņos. Vidals piebilda, ka īpaši interesants ir noslēpumainais reģions, kur šķidrais ārējais kodols ieskauj cieto iekšējo kodolu. Kā vieta, kur satiekas šķidrums un cietā viela, šī robeža ir “pilna ar aktivitātes potenciālu”, piemēram, serdes-mantijas robeža un mantijas-garozas robeža.

“Mums var būt vulkāni pie iekšējā kodola robežas, piemēram, kur satiekas un pārvietojas cietās vielas un šķidrumi,” viņš teica.

Tā kā iekšējā kodola rotācija ietekmē kustību ārējā kodolā, tiek uzskatīts, ka iekšējā kodola rotācija palīdz barot Zemes magnētisko lauku, lai gan ir vajadzīgi vairāk pētījumu, lai atklātu tā precīzu lomu. Waszczyk teica, ka ir daudz ko mācīties par iekšējā kodola vispārējo struktūru.

“Jaunas un nākotnes metodoloģijas būs galvenās, lai atbildētu uz aktuālajiem jautājumiem par Zemes iekšējo kodolu, tostarp par rotāciju.”

Mindijs Veisbergers ir zinātniskais rakstnieks un mediju producents, kura darbi ir publicēti izdevumos Live Science, Scientific American un How It Works.