Naukowcy z USC znaleźli dowody na to, że wewnętrzne jądro Ziemi oscyluje, zaprzeczając wcześniej przyjętym modelom, które sugerowały, że stale obraca się z większą prędkością niż powierzchnia planety.
Ich badanie, opublikowane dzisiaj w Science Advances, pokazuje, że zgodnie z analizą danych sejsmicznych w okresie sześciu lat od 1969 do 1974 r. wewnętrzny zmienił kierunek. Naukowcy twierdzą, że ich model ruchu jądra wewnętrznego wyjaśnia również zmienność długości dnia, która, jak wykazano, oscyluje nieprzerwanie od kilkudziesięciu lat.
„Na podstawie naszych odkryć możemy zobaczyć przesunięcia powierzchni Ziemi w porównaniu z jej wewnętrznym jądrem, jak ludzie twierdzili od 20 lat” – powiedział John E. Vidale, współautor badania i profesor nauk o Ziemi w USC Dornsife College of Litery, sztuka i nauka. „Jednak nasze ostatnie obserwacje pokazują, że wewnętrzne jądro wirowało nieco wolniej w latach 1969-71, a następnie przesunęło się w innym kierunku w latach 1971-74. Zauważamy również, że długość dnia rosła i kurczyła się, jak można było przewidzieć.
„Zbieżność tych dwóch obserwacji sprawia, że oscylacja jest prawdopodobną interpretacją”.
Analiza testów atomowych wskazuje prędkość i kierunek rotacji
Nasze zrozumienie wewnętrznego rdzenia radykalnie się poszerzyło w ciągu ostatnich 30 lat. Wykazano, że wewnętrzne jądro – gorąca, gęsta kula litego żelaza wielkości Plutona – porusza się i/lub zmienia przez dziesięciolecia. Niemożliwa jest również bezpośrednia obserwacja, co oznacza, że badacze zmagają się z pomiarami pośrednimi, aby wyjaśnić wzór, prędkość i przyczynę ruchu i zmian.
Badania opublikowane w 1996 roku jako pierwsze zaproponowały, że jądro wewnętrzne obraca się szybciej niż reszta planety – znane również jako superrotacja – o około 1 stopień rocznie. Późniejsze odkrycia Vidale’a potwierdziły ideę, że wewnętrzny rdzeń super-rotuje, aczkolwiek w wolniejszym tempie.
Wykorzystując dane z Large Aperture Seismic Array (LASA), ośrodka Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych w Montanie, badacz Wei Wang i Vidale odkryli, że jądro wewnętrzne obraca się wolniej niż wcześniej przewidywano, około 0,1 stopnia rocznie. W badaniu przeanalizowano fale generowane podczas testów sowieckich podziemnych bomb atomowych w latach 1971-74 na archipelagu arktycznym Nowaja Ziemia przy użyciu nowatorskiej techniki formowania wiązki opracowanej przez Vidale.
Nowe odkrycia pojawiły się, gdy Wang i Vidale zastosowali tę samą metodologię do dwóch wcześniejszych testów atomowych pod wyspą Amchitka na krańcu archipelagu Alaski — Milrow w 1969 roku i Cannikin w 1971 roku. odkrył, że wewnętrzny rdzeń ma odwrócony kierunek, obracając się w dół o co najmniej jedną dziesiątą stopnia rocznie.
To ostatnie badanie było pierwszym przypadkiem, w którym dobrze znana sześcioletnia oscylacja została wskazana przez bezpośrednią obserwację sejsmologiczną.
„Pomysł, w którym oscyluje wewnętrzny rdzeń, był modelem, który istniał, ale społeczność została podzielona w kwestii tego, czy jest to opłacalne”, mówi Vidale. „Weszliśmy w to, spodziewając się, że zobaczymy ten sam kierunek rotacji i tempo we wcześniejszej parze testów atomowych, ale zamiast tego widzieliśmy coś przeciwnego. Byliśmy dość zaskoczeni, gdy odkryliśmy, że porusza się w innym kierunku”.
Przyszłe badania mające na celu dokładniejsze zbadanie, dlaczego powstał wewnętrzny rdzeń
Zarówno Vidale, jak i Wang zauważyli, że przyszłe badania będą zależeć od znalezienia wystarczająco precyzyjnych obserwacji, aby porównać je z tymi wynikami. Wykorzystując dane sejsmologiczne z testów atomowych w poprzednich badaniach, byli w stanie określić dokładną lokalizację i czas bardzo prostego zdarzenia sejsmicznego, mówi Wang. Jednak Montana LASA zamknięto w 1978 r., a era amerykańskich podziemnych testów atomowych dobiegła końca, co oznacza, że naukowcy musieliby polegać na stosunkowo nieprecyzyjnych danych dotyczących trzęsień ziemi, nawet przy ostatnich postępach w oprzyrządowaniu.
Badanie potwierdza spekulacje, że wewnętrzny rdzeń oscyluje w oparciu o zmiany długości dnia – plus minus 0,2 sekundy w ciągu sześciu lat – oraz pola geomagnetyczne, które pasują do teorii zarówno pod względem amplitudy, jak i fazy. Vidale twierdzi, że odkrycia dostarczają przekonującej teorii dla wielu pytań stawianych przez społeczność naukową.
„Wewnętrzny rdzeń nie jest naprawiony – porusza się pod naszymi stopami i wydaje się, że co sześć lat porusza się tam i z powrotem o kilka kilometrów” – powiedział Vidale. „Jednym z pytań, na które próbowaliśmy odpowiedzieć, jest to, czy rdzeń wewnętrzny porusza się stopniowo, czy też jest w większości zablokowany w porównaniu ze wszystkim innym w dłuższej perspektywie? Staramy się zrozumieć, jak uformował się rdzeń wewnętrzny i jak porusza się w czasie… jest to ważny krok w lepszym zrozumieniu tego procesu”.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet Południowej Kalifornii. Oryginał napisany przez Paula McQuistona. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.