Каждый год внутреннее ядро нашей планеты расширяется примерно на миллиметр. В новом исследовании учёные обнаружили, что одна сторона растёт быстрее — и никто не знает, почему.
Внутреннее ядро Земли представляет собой преимущественно твёрдый “шар” из сплавов железа и никеля. Оно сформировалось приблизительно 1-1.5 миллиарда лет назад и начало длительный процесс охлаждения и кристаллизации, который продолжается и до сих пор. За ним последовало и жидкое внешнее ядро — медленно затвердевая, оно становится частью внутреннего.
Наиболее активен этот процесс, как оказалось, в 2900 км под морем Банда в Индонезии: там формируется на 60% больше кристаллов железа, чем с противоположной стороны планеты (в Бразилии).
Однако бояться нечего. Несмотря на сотни миллионов лет асимметричного охлаждения и расширения, наше ядро в прекрасной форме: гравитация непрерывно перераспределяет избыток твёрдого материала. Более того, этот процесс гораздо важнее, чем кажется.
Credit: Marine Lasbleis
Главный автор статьи, геофизик из Калифорнийского университета в Беркли Дэниел Фрост, шутит, что ему “постоянно приходится доказывать важность внутреннего ядра”. Без него Земля осталась бы беззащитна перед солнечным ветром: охлаждение внутреннего ядра порождает конвекционные процессы во внешнем, которые, в свою очередь, являются источником энергии для магнитного поля нашей планеты.
Мы ещё не знаем, что вызвало эту асимметрию, но у Фроста есть одно предположение: в регионе, где охлаждение происходит быстрее, относительно холодные фрагменты тектонических плит погружаются в раскалённую мантию Земли, понижая её температуру: “Как будто кто-то бросает в неё кубики льда”. За мантией охлаждаются внешнее, а затем и внутреннее ядра.
Хотя причины явления нам неизвестны, открытие может пролить свет на другую тайну: почему кристаллы железа во внутреннем ядре преимущественно ориентированы параллельно к оси вращения Земли?
Такую закономерность учёные обнаружили, изучая сейсмические волны: от Южного полюса к Северному они перемещаются быстрее, чем вдоль экватора. Это объясняют тем, что больше анизотропных кристаллов (скорость прохождения волн через них зависит от направления) расположены “вертикально”, чем “горизонтально”.
Credit: Daniel Frost
Авторы статьи предполагают, что причиной странного поведения кристаллов является как раз неравномерное затвердевание ядра. Как утверждает Фрост, в своём стремлении распределить массу равномерно гравитация формирует “потоки”, и кристаллическая решётка поворачиваются по течению, как палочка в реке.
Модель была подтверждена экспериментальными данными: она правильно предсказала особенности передвижения сейсмических волн внутри Земли при условии выполнения некоторых предположений о химическом составе ядра; кроме того, она обеспечила учёных данными о его вязкости.
Источники: Astronomy.com, UC Berkley News