 Ученые выяснили, что земное ядро по-прежнему активно меняет свою
форму. В восточном полушарии — под Россией и Китаем, оно плавится, в
западном — затвердевает. Согласно расчетам, которые провели французские
геофизики, ядро планеты вовсе не столь стабильно, как считалось
ранее. Процессы плавления и кристаллизации продолжаются до сих пор и
именно они ответственны за то, что форма ядра далеко не симметрична.
Как они это увидели? []
Определение формы земного ядра — задача далеко не тривиальная. Никакие
скважины не опускаются глубже земной коры, не говоря уж о мантии, и
потому непосредственно посмотреть на ядро нельзя. О том, что находится
на глубинах свыше десяти километров, геологи в начале XX века узнали
по распространению сейсмических волн (колебаний, созданных
землетрясениями).
Волна, возникающая при подземных толчках,
по-разному движется в разных горных породах, а когда встречает границу
двух сред, то частично отражается от нее. Регистрируя при помощи
сейсмостанций время прихода волны в разных точках, ученые могут
реконструировать внутреннее строение Земли, примерно так же, как
рыбаки используют эхолот для наблюдения за скрытыми в толще воды
косяками рыбы.
В работе, опубликованной журналом Science,
исследователи из университета Тулузы проанализировали данные,
накопленные с 1976 по 2009 год, в том числе информацию о 90 крупных
землетрясениях. Сопоставив между собой результаты наблюдений за
распространением сейсмических волн, ученые восстановили форму земного
ядра, в очередной раз убедившись в его асимметрии.
Звук
в железе
Впрочем, одних только данных о форме
земного ядра было бы недостаточно для того, чтобы сделать вывод о
плавлении ядра в одном месте и затвердении в другом. Для подобных
заключений потребовалось использовать информацию о том, как
распространяются колебания в различных формах железа.
Железная
логика
Из железа состоит большая часть ядра Земли.
Причем внутренняя часть ядра твердая, а внешняя, окружающая его со
всех сторон, жидкая. Узнать это удалось опять-таки по отражению
сейсмических волн.
Железо, в зависимости от давления и
температуры, может принимать разные формы: его атомы могут по-разному
располагаться друг относительно друга. И это различное расположение
приводит к разным механическим свойствам, включая и скорость
распространения колебаний. Там, где железо плавится или только
затвердевает, колебания распространяются не так, как в сплошном и не
подверженном изменениям монолите.
Магнитное поле
Какое практическое значение имеют полученные исследователями
данные? Прежде всего, ученые получили данные о том, насколько активно
ядро планеты, что позволяет лучше понять устройство Земли в целом.
Кроме того, постоянное плавление в одном месте и кристаллизация в
другом означают непрерывный перенос жидкого железа. Локальные участки
плавления и кристаллизации, обнаруженные геофизиками, в целом хорошо
согласуются с местными особенностями магнитного поля планеты — что и
не удивительно, так как гигантские потоки магнитного материала
серьезным образом повлияли на состояние магнитосферы.
Магнитное поле Земли отклоняет поток заряженных частиц от Солнца.
Взаимодействие магнитного поля с солнечными частицами лежит в основе
как магнитных бурь, так и защиты жизни на Земле от губительного
ионизирующего излучения.
Дополнительная информация о природе
магнитного поля позволит точнее предсказывать его долговременные
изменения. Поскольку магнитное поле отклоняет в сторону от планеты
потоки заряженных частиц от Солнца — для человечества это далеко не
отвлеченный вопрос. В прошлом магнитное поле уже меняло свою
ориентацию, а его полное исчезновение чревато резким возрастанием
радиационного фона за счет космического излучения. Грозит ли нам
повторение магнитных катаклизмов, можно сказать только имея на руках
достаточно полные и адекватные модели земного ядра.
|
