Ученые выяснили, что твердое ядро Земли растет несимметрично
Твердое ядро Земли растет быстрее с одной стороны, глубоко под Индонезийским морем Банда, и медленнее с другой стороны, под Бразилией, считают ученые в исследовании, опубликованном 3 июня в журнале Nature Geoscience
В самом начале у нашей планеты не было твердого ядра. Глубокие недра нашей планеты содержали массу расплавленного материала в течение миллиардов лет, прежде чем жидкое железо в центре начало охлаждаться и затвердевать.
Это означает, что самый центр Земли может быть гигантским растущим скоплением кристаллизованного железа, и когда эти кристаллы определенным образом выровнены, это, вероятно, позволяет сейсмическим волнам двигаться быстрее в некоторых направлениях.
Создав модели того, как могло произойти это конкретное выравнивание, исследователи наткнулись на неожиданное объяснение: внутреннее ядро Земли растет неравномерно.
«Самая простая модель казалась немного необычной — внутреннее ядро асимметрично, — сказал глобальный сейсмолог Дэниел Фрост из Калифорнийского университета в Беркли. — Западная сторона выглядит иначе, чем восточная, вплоть до центра, а не только в верхней части внутреннего ядра, как некоторые предполагают. Единственный способ, которым мы можем это объяснить, — это то, что одна сторона растет быстрее, чем другая».
Невозможно проникнуть во внутреннее ядро Земли, поэтому распространение сейсмических волн и компьютерное моделирование являются единственными способами, с помощью которых мы можем проверить возможные объяснения того, почему наша планета сформирована так, как она есть.
Используя различные компьютерные модели, которые учитывают геодинамику Земли и физику минералов железа при высоком давлении и температуре, исследователи теперь попытались выяснить, почему внутреннее ядро нашей планеты выровнено таким особым образом.
Самое простое объяснение, которое они нашли, состояло в том, что кристаллическое ядро планеты растет быстрее всего на экваторе и, в частности, на восточной стороне.
«Это соответствует темпам роста, которые на 40 процентов ниже на полюсах и на 130 процентов больше на экваторе по сравнению со средним мировым показателем, — заключили авторы. — Темпы роста на экваторе варьируются между восточным и западным полушариями от 100 до 160 процентов от среднемирового показателя, соответственно».
Эта асимметричная скорость роста предполагает, что некоторые части внутреннего ядра Земли теплее, в то время как другие части холоднее, что позволяет кристаллам железа образовываться быстрее. Затем гравитация равномерно распределяет этот избыточный рост в ядре, сохраняя в целом форму сферической и направляя кристаллы к северному и южному полюсам.
В конечном счете, объясняют исследователи, именно это движение с помощью гравитации выравнивает кристаллическую решетку внутреннего ядра Земли вдоль оси вращения нашей планеты.
Модель показала, что этот тип асимметричного роста происходит с тех пор, как внутренняя часть планеты впервые начала охлаждаться и затвердевать, увеличиваясь в радиусе в среднем на миллиметр в год.
Если модель точна и это истинные темпы роста, это означает, что твердое внутреннее ядро Земли является относительно недавним явлением, проявившимся всего от полумиллиарда до 1,5 миллиарда лет назад, но, вероятно, с более молодой стороны.
Но здесь возникают вопросы, потому что магнитному полю Земли по меньшей мере 3 миллиарда лет, и считается, что это поле образуется, когда тепло от кристаллизации железа во внутреннем ядре вскипает расплавленный материал во внешнем ядре. Если ядро Земли действительно такое молодое, то это может означать, что магнитное поле нашей планеты не всегда создавалось одинаковым образом.
