Внутреннее твердое металлическое ядро Земли, находящееся на глубине более 5000 километров под нами, не было обнаружено до 1936 года. Спустя почти столетие ученые все еще пытаются ответить на основные вопросы: когда и как оно впервые образовалось. Это непростые загадки. Невозможно напрямую добыть часть внутреннего ядра, поэтому ключом к разгадке тайн занимаются сейсмологи, которые изучают ядро с помощью сейсмических волн, специалисты по геодинамике, создающие динамические модели, и физики-минералоги, изучающие поведение сплавов железа при высоких давлениях и температурах. Общими усилиями ученые получили важную подсказку о том, что происходит в нескольких километрах под нашими ногами. В новом исследовании 2021 года они показывают, как внутреннее ядро Земли с одной стороны растет быстрее, чем с другой, что может помочь объяснить возраст внутреннего ядра и интригующую историю магнитного поля Земли. Ранняя Земля Ядро Земли сформировалось в самом начале истории нашей планеты, в течение первых 200 миллионов лет. Гравитация притягивала более тяжелое железо к центру молодой Земли, оставляя твердые силикатные минералы, составляющие мантию и кору. Образование Земли захватило много тепла внутри планеты. Потеря этого тепла и нагревание в результате продолжающегося радиоактивного распада с тех пор стали движущей силой эволюции нашей планеты. Потери тепла внутри Земли вызывают энергичный поток во внешнем ядре из жидкого железа, который создает магнитное поле. Между тем охлаждение в недрах планеты помогает тектонике силовых плит, формирующих поверхность. По мере того, как Земля со временем остывала, температура в центре планеты в конечном итоге упала ниже точки плавления железа при экстремальных давлениях, и внутреннее ядро начало кристаллизоваться. Сегодня ядро продолжает расти примерно на один миллиметр в радиусе каждый год, что соответствует затвердеванию 8000 тонн расплавленного железа каждую секунду. Через миллиарды лет это охлаждение в итоге приведет к тому, что все ядро станет твердым, оставив Землю без защитного магнитного поля. Основная проблема Можно было бы предположить, что это затвердевание создает однородную твердую сферу, но это не так. В 1990-х годах ученые осознали, что скорость сейсмических волн, проходящих через внутреннее ядро, неожиданно меняется. Это должно значить, что во внутреннем ядре происходило что-то асимметричное. Восточная и западная половины ядра показали разные вариации скорости сейсмических волн. Восточная часть находится под Азией, Индийским океаном и западной частью Тихого океана, а западная — под Америкой, Атлантическим океаном и восточной частью Тихого океана. Новое исследование раскрыло эту загадку с использованием новых сейсмических наблюдений в сочетании с геодинамическим моделированием и оценками поведения сплавов железа при высоком давлении. Ученые обнаружили, что восточное внутреннее ядро, расположенное под индонезийским морем Банда, растет быстрее, чем западная сторона под Бразилией. Вы можете представить этот неравномерный рост как попытку застывания мороженого в морозильной камере, которая работает только с одной стороны: кристаллы льда образуются только на той стороне, где охлаждение наиболее эффективно. На Земле неравномерный рост вызван тем, что остальная часть планеты высасывает тепло из одних частей внутреннего ядра быстрее, чем из других. Но в отличие от мороженого, твердое внутреннее ядро подвергается действию гравитационных сил, которые равномерно распределяют новообразование в процессе внутреннего потока, поддерживающего сферическую форму ядра. Это означает, что Земля не завалится на одну сторону, хотя этот неравномерный рост действительно фиксируется в скоростях сейсмических волн во внутреннем ядре планеты. Знакомство с ядром Так помогает ли этот подход определить, сколько лет может быть внутреннему ядру? Когда ученые сопоставили сейсмические наблюдения со своими моделями потока, они обнаружили, что возраст внутреннего ядра (в центре всего ядра, которое сформировалось намного раньше) составляет от 500 до 1500 миллионов лет. В исследовании сообщается, что минимальная часть этого возрастного диапазона является лучшим соответствием, хотя максимальный возраст соответствует оценке, сделанной путем измерения силы магнитного поля Земли. Какое бы число ни оказалось верным, стало понятно, что внутреннее ядро относительно молодо. Это новая модель ядра. Однако для окончательных выводов необходимо, чтобы ряд физических предположений, сделанных авторами, был верным. На данный момент модель работает только в том случае, если внутреннее ядро состоит из одной определенной кристаллической фазы железа, относительно которой все еще есть неопределенность. Делает ли Землю необычной неровное внутреннее ядро? Оказывается, у многих планетных тел есть две половины, которые чем-то отличаются друг от друга. На Марсе поверхность северной половины плоская, а южной — с возвышенностями. Кора ближней стороны Луны химически отличается от коры обратной стороны. На Меркурии и Юпитере неравномерна не поверхность, а магнитное поле, которое не является одинаковым между севером и югом. Несмотря на то, что причины всех этих асимметрий различны, Земля, как слегка несимметричная планета в солнечной системе неравномерных небесных тел, находится в хорошей компании. По материалам статьи «Earth’s inner core is growing more on one side than the other – here’s why the planet isn’t tipping» The Conversation