Ученые подтвердили металлическую структуру в сердце внутреннего ядра Земли
Существование во внутреннем ядре нашей планеты особой структуры — ужасно горячего твердого шара из железа и никеля размером около 1350 километров подтвердило исследование недр Земли, основанное на поведении сейсмических волн от сильных землетрясений, сообщает 22 февраля газета The Japan Times.
Диаметр Земли составляет около 12 750 километров. Внутренняя структура планеты состоит из четырех слоев: скалистой коры снаружи, затем скалистой мантии, внешнего ядра из магмы и твердого внутреннего ядра. Это металлическое внутреннее ядро диаметром около 2440 км было обнаружено в 1930-х годах, также на основе сейсмических волн, проходящих через Землю.
Ученые в 2002 году предположили, что внутри этого внутреннего ядра скрывается самая внутренняя часть, отделенная от остальных, в структуре, похожей на русскую матрешку. Растущая сложность сейсмического мониторинга теперь позволила подтвердить это.
Землетрясения вызывают сейсмические волны, которые проходят через планету и могут выявить контуры ее внутренней структуры на основе изменения формы волн.
До сих пор ученым удавалось обнаружить эти волны, отражающиеся до двух раз, от одной стороны Земли к другой, а затем обратно. В новом исследовании изучались волны от 200 землетрясений с магнитудой выше 6,0, которые рикошетили, как шарики для пинг-понга, внутри планеты до пяти раз.
«Мы можем знать о поверхности других небесных тел больше, чем о глубине нашей планеты», — сказал наблюдательный сейсмолог Тхань Сон Фам из Австралийского национального университета в Канберре, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Nature Communications.
«Мы проанализировали цифровые сейсмограммы от крупных землетрясений за последнее десятилетие. Наше исследование стало возможным благодаря беспрецедентному расширению глобальных сейсмических сетей, особенно плотных в США, на полуострове Аляска и над европейскими Альпами», — добавил Фам.
Внешняя оболочка внутреннего ядра и его недавно подтвержденная внутренняя сфера достаточно горячие, чтобы быть расплавленными, но представляют собой твердый железоникелевый сплав, потому что невероятное давление в центре Земли переводит его в твердое состояние.
«Мне нравится думать о внутреннем ядре как о планете внутри планеты. Действительно, это твердый шар, размером примерно с Плутон и немного меньше Луны», — сказал геофизик и соавтор исследования из Австралийского национального университета Хрвое Ткальчич.
«Если бы мы каким-то образом смогли демонтировать Землю, удалив ее мантию и жидкое внешнее ядро, внутреннее ядро выглядело бы сияющим, как звезда. Его температура оценивается примерно в 5500–6000 градусов по Цельсию, что аналогично температуре поверхности Солнца», — сказал Ткальчич.
По словам Фама, переход от внешней части внутреннего ядра к самой внутренней сфере, по-видимому, постепенный, а не резкий. Исследователи смогли различить два региона, потому что сейсмические волны действовали между ними по-разному.
«Это может быть вызвано различным расположением атомов железа при высоких температурах и давлениях или предпочтительным расположением растущих кристаллов», — сказал Фам.
Внутреннее ядро медленно увеличивается в размерах за счет внешнего ядра путем затвердевания расплавленных материалов по мере постепенного охлаждения Земли — как это происходило с момента его рождения около 4,5 миллиардов лет назад.
«Скрытое тепло, выделяющееся при затвердевании внутреннего ядра Земли, вызывает конвекцию в жидком внешнем ядре, создавая геомагнитное поле Земли», — сказал Фам. «Жизнь на Земле защищена от вредных космических лучей и была бы невозможна без такого магнитного поля».
