“Капсула времени”. Ученые выяснили, что находится в самом центре Земли Оставить комментарий

МОСКВА, 1 мар — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Внутри земного ядра находится твердый металлический шар радиусом около 650 километров — к такому выводу пришли ученые, анализируя скорость сейсмических волн от землетрясений. Это вносит существенные коррективы в представления о том, как устроена планета.

Волновое “просвечивание”

Практически все данные о строении земных недр специалисты получают из наблюдений за распространением сейсмических волн. Анализ изменений их скорости позволил в свое время установить, что планета состоит из нескольких концентрических слоев — от коры до ядра, верхняя кромка которого находится на глубине около 2900 километров от поверхности.

Объемные сейсмические волны, используемые в геофизических наблюдениях, делятся на продольные P-волны, в которых упругие механические колебания совершаются вдоль направления распространения, и поперечные S-волны с перпендикулярными колебаниями. Любой сейсмический импульс запускает сразу оба типа волн, но они по-разному преломляются на границах сред с разной плотностью. Если Р-волны проходят через любые материалы, то S-волны, которые еще называют сдвиговыми, распространяются только в твердых телах.

В 1936-м датский геофизик Инге Леманн предположила, что ядро Земли не однородно, а состоит из двух оболочек — внешней расплавленной и внутренней твердой. Последующие исследования подтвердили: в ядре на глубине около 5100 километров от поверхности действительно есть граница раздела двух сред. Это помогло установить толщину жидкого внешнего ядра, в котором гасли сдвиговые волны. Радиус внутреннего ядра, таким образом, — около 1300 километров. Однако у ученых долгое время не было однозначного мнения о его фазовом строении.

Загадка внутреннего ядра

С одной стороны, характер преломления и отражения продольных волн указывал на то, что внутреннее ядро в основном твердое. Да и при тех давлениях, которые существуют на этих глубинах, — около 3,8 миллиона бар — вряд ли можно представить другое состояние вещества. Но для подтверждения версии требовалось зафиксировать распространение сдвиговых волн, что было весьма проблематично: волны этого типа практически не проходят через окружающую жидкую оболочку внешнего ядра.

Для маркировки волн разных типов в земных слоях геофизики используют буквенные обозначения: P — продольные волны в мантии; S — сдвиговые волны в мантии; K — продольные волны во внешнем ядре; I — продольные волны во внутреннем ядре; J — сдвиговые волны во внутреннем ядре.

Волнам от конкретного сейсмического импульса, прошедшим сквозь различные оболочки и зафиксированным сейсмографами на выходе, присваивают определенный код. Например, если и в мантии, и во внешнем ядре проявились продольные колебания, а во внутреннем — поперечные, код будет PKJKP. А если во внутреннем ядре колебания не фиксируются вообще — PKIKP.

Пятикратная реверберация сейсмических волн от землетрясения на Аляске

Открытие мини-ядра

Полученные данные подтвердили существование в самом центре планеты горячего и плотного металлического шара диаметром около 1300 километров. Он, как и все внутреннее ядро, предположительно, состоит из кристаллического железа с небольшой примесью никеля.

Интересно, что характер замедления волн, проходящих через “ядрышко”, не совпадает с картиной в окружающей оболочке. По мнению ученых, это связано с особенностями упаковки атомов железа или преимущественной ориентацией растущих кристаллов при различных температурах и давлениях.

“Кристаллы железа в центральной части, вероятно, организованы иначе, чем во внешнем слое”, — отмечает Ткальчич.

Различия наблюдаются на уровне анизотропии железо-никелевого сплава, слагающего обе зоны внутреннего ядра. Обнаружить их удалось благодаря анализу изменений скорости сейсмических волн при вхождении в мини-ядро под разными углами. В одних случаях волны замедлялись, в других — наоборот, ускорялись.

Металлический шар в центре Земли составляет не более одного процента от ее общего объема, но его открытие чрезвычайно важно для понимания процесса эволюции планеты в целом.

“Внутреннее ядро ​​похоже на капсулу времени, — говорит ученый. — Это окаменелая запись, которая открывает ворота в прошлое Земли”.

Теперь ясно, что на раннем этапе геологической истории произошло какое-то глобальное событие, которое привело к значительной перестройке кристаллической структуры ядра. И это, возможно, сыграло не последнюю роль в появлении у Земли магнитного поля, без которого развитие сложных форм жизни было бы невозможным.