У ядрі Землі виявлено несподіваний об'єкт: чому ядро тверде, хоча має бути рідким

Під корою Землі, якою ми всі переміщаємося, знаходиться мантія, а під нею ховається ядро нашої планети. Воно складається з двох частин: рідкого зовнішнього ядра, шару завтовшки понад 2000 км, і твердого внутрішнього ядра, сфери діаметром приблизно 2400 км, що можна порівняти з розміром Місяця. Ця металева сфера, незважаючи на температуру в 6000 градусів, все ж не розплавилася, але являє собою складну структуру, яка приховує в собі багато таємниць. Нещодавні дослідження показують, що внутрішнє ядро Землі не просто тверде, але має шари з чітко вираженим самим внутрішнім ядром, пише Discover Magazine.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Звідки вчені знають, що внутрішнє ядро Землі тверде?

Внутрішнє ядро Землі складається здебільшого із заліза і нікелю. Воно сформувалося мільярди років тому, коли надра нашої планети почали остигати і тверднути після її формування. Зараз внутрішнє ядро відіграє важливу роль у створенні глобального магнітного поля Землі, яке захищає життя від сонячного і космічного випромінювання.

Уперше те, що ядро Землі є твердим, виявила датський сейсмолог Інге Леманн, яка в 1936 році проаналізувала поведінку сейсмічних хвиль після сильного землетрусу недалеко від Нової Зеландії. Вона помітила ледь помітні віддзеркалення хвиль, які свідчили про те, що внутрішнє ядро являє собою тверду сферу, що знаходиться всередині рідкого зовнішнього ядра. Але лише нещодавно вчені отримали прямі докази проходження зсувних хвиль через це тверде внутрішнє ядро, що дало змогу краще зрозуміти його справжню структуру.

• Зсувні хвилі, також відомі як S-хвилі або поперечні хвилі, це тип сейсмічних хвиль, що переміщуються через тверді середовища, коливаючись перпендикулярно до напрямку поширення хвилі. Зсувні хвилі поширюються тільки через тверді тіла, а їхня швидкість і поведінка залежать від жорсткості та щільності матеріалу.

Вимірюючи ці хвилі, вчені змогли точніше оцінити жорсткість і склад внутрішнього ядра. Дослідження вчених з Австралійського національного університету не тільки підтвердило те, що внутрішнє ядро є твердим, а й допомогло краще зрозуміти його формування та еволюцію з плином часу.

Чому внутрішнє ядро не рідке, незважаючи на високу температуру?

Температура внутрішнього ядра Землі оцінюється в 6000 градусів Цельсія, що можна порівняти з температурою на поверхні Сонця. Але при цьому тверда сфера із заліза і нікелю залишається твердою.

Ядро залишається гарячим через тепло, яке залишилося після утворення планети і підтримується радіоактивним розпадом і тиском вищерозміщених шарів. Незважаючи на екстремальну температуру, високий тиск не дає внутрішньому ядру плавитися, зберігаючи його твердим.

Тим часом, рідке зовнішнє ядро, яке трохи холодніше, вирує конвективними рухами завдяки екстремальному теплообміну на кордоні з внутрішнім ядром. Цей конвективний рух у рідкому зовнішньому ядрі створює геодинамо Землі — механізм, що підтримує захисне магнітне поле нашої планети.

Хоча внутрішнє ядро тверде, воно не зафіксоване на місці. Воно може обертатися з дещо іншою швидкістю, ніж інша частина Землі, і з часом може деформуватися під тиском.

Несподіване відкриття в ядрі Землі

Інформація, отримана шляхом вимірювання зсувних хвиль, показала дещо несподіване: внутрішнє ядро може складатися з декількох шарів, включно з тим, що вчені називають найвнутрішнішим ядром. Сейсмічні дані вказують на наявність центральної області радіусом приблизно від 300 до 600 км. Це може свідчити про те, що внутрішнє ядро тверділо в різних фазах.

Вчені кажуть, що це відкриття ставить під сумнів ідею однорідного твердого внутрішнього ядра. При цьому передбачається, що це не просто статичне тверде тіло, а область зі складною, можливо, рухомою внутрішньою динамікою.

Як уже писав Фокус, Марс був майже таким самим, як Земля. Нове відкриття кидає виклик теоріям. Вчені виявили на Марсі стародавні річкові системи, які вказують на те, що Червона планета була більш вологою, ніж передбачалося.