Wewnętrzne jądro Ziemi zaczyna topnieć

Jądro Ziemi

Wewnętrzne jądro Ziemi może topnieć, odkryli naukowcy. To topnienie może być powiązane z temperaturą na powierzchni Ziemi, powiedzieli naukowcy i dodali, że odkrycie może pomóc wyjaśnić, jak rdzeń generuje pole magnetyczne planety.

 

Wewnętrzne jądro Ziemi jest kulą z litego żelaza mającą około 2400 kilometrów szerokości, podobnej wielkości jak księżyc. Ta kula jest otoczona przez jądro zewnętrzne składające się głównie z ciekłego stopu żelaza i niklu, warstwy wysokiej lepkości płaszcza i, uzupełniająca go, solidnej skorupy, która tworzy powierzchnię planety.

 

Ponieważ Ziemia stygnie od środka na zewnątrz, stopione jądro zewnętrzne powoli stygnie. Prowadzi to stałe jądro wewnętrzne do wzrastania w tempie około jednego milimetra rocznie. Jednakże, naukowcy stwierdzą, że jądro wewnętrzne może w tym samym czasie topnieć.

"Standardowy obraz był taki, że jądro wewnętrzne jest całe chłodne i temperatura wzrasta stopniowo, ale wydaje się, że istnieją regiony, w których rdzeń jest rzeczywiście w trakcie topnienia," powiedział naukowiec Sebastian Rost, sejsmolog z University of Leeds w Anglii. "Sieć przepływów ciepła z rdzenia do płaszcza zapewnia, że trwa jeszcze ogólnego schładzanie zewnętrznego materiału rdzenia i nadal rośnie on z upływem czasu, ale bynajmniej nie jest to jednolity proces. "

Ponieważ sam środek Ziemi jest chłodny, bąble ciepłej i zimnej materii obracają się wokół wnętrza planety, jest to proces znany, jako konwekcja. Obracający się materiału w jądrze, w połączeniu z ruchem wirowym Ziemi, jest tym, co generuje pole magnetyczne planety.

 

Korzystając z komputerowych modeli konwekcji w jądrze zewnętrznym w połączeniu z danymi sejsmologicznymi, naukowcy odkryli, że przepływ ciepła od granicy rdzenia i płaszcza zależny jest od leżącego tam płaszcza. Czasami właściwości płaszcza wystarczają by skierować ciepło z niego z powrotem do rdzenia, co prowadzi w wielu miejscach do jego topnienia.

"Tylko niewielka część wewnętrznej powierzchni rdzenia topnieje w danym momencie, "powiedział w wywiadzie dla OurAmazingPlanet badacz Jon Mound, geofizyk z University of Leeds. "Jednakże z uwagi na wielkość wewnętrznego rdzenia, nawet, jeśli tylko 1 procent powierzchni topnieje, co jest faktycznie możliwe, to odpowiada to prawie 200 tysiącom kilometrów kwadratowych."

Na przykład, jeśli chodzi o duże regiony w Afryce i na Pacyfiku, gdzie najniższy płaszcz jest gorętszy niż średnia, jądro zewnętrzne poniżej tych obszarach może stać się wystarczająco gorące, aby rozpocząć topnieje wewnętrznego rdzenia. Z drugiej strony, pod aktywnym sejsmicznie regionem wokół tak zwanego "Pierścienia Ognia" - strefie otaczającej Pacyfik, o wysokiej aktywności sejsmicznej i wulkanicznej, pozostałości płyt oceanicznych zasysają do dna płaszcza wiele ciepła z rdzenia, pomagając mu w procesie schładzania.

"Wyniki te sugerują, że cała dynamika jądra Ziemi jest w jakiś sposób związana z płytami tektonicznymi, co wcale nie jest oczywistą obserwacją na powierzchni, " powiedział Mound.

Model ten może również wyjaśnić anomalie sejsmicznych wynikające z ostatnich badań a sugerujące, że wykryto gęstą warstwę płynu otaczającego rdzeń wewnętrzny.

"Teoria lokalnego topnienia może również wyjaśnić, sejsmiczne obserwacje innych - na przykład to, dlaczego fale sejsmiczne z trzęsienia ziemi podróżują szybciej przez niektórych części rdzenia niż przez inne " powiedział Rost.

"Pochodzenie pola magnetycznego Ziemi pozostaje dla naukowców tajemnicą," zauważył Mound. "Jeśli nasz model zostanie zweryfikowany, będzie to duży krok w kierunku zrozumienia, jak powstało jądro wewnętrzne, co z kolei pomoże nam zrozumieć, jak jądro generuje pole magnetyczne Ziemi. "

Wiele w tych badaniach pozostaje jeszcze do udowodnienia.

"Nie wiemy dokładnie, ile ciepła jest w ruchu przez jądro i jak silne wzorce zmienności temperatury są u podstawy płaszcza" powiedział Mound. "Więc to może nie być możliwe, aby uzyskać przepływy jądra potrzebne do wywołania topnienia. Nie wszystkie modele, które przeprowadziliśmy dały efekt w postaci topnienia "

Ponadto,

"Istnieje generalny problem, że wszystkie modele komputerowe dynamiki jądra Ziemi tak naprawdę nie mogą uchwycić prawdziwej dynamiki oraz nikt w tej chwili nie ma wystarczającej mocy obliczeniowej, aby uruchomić modele wystarczająco szczegółowe zarówno pod względem rozdzielczości przestrzennej i czasowej, " dodał Mound . "Modele produkują wiele efektów, które obserwujemy w jądrze Ziemi, ale nie możemy być pewni, że dynamika jest prawidłowa. "

Aby sprawdzić, czy jądro naprawdę topnieje,

"Będziemy potrzebowali większych układów sejsmografów, bardziej równomierne rozłożonych na całym świecie, szczególnie w oceanach, co jest przeszkodą technologiczną" powiedział Mound. „Ponadto, musimy opracować urządzenia laboratoryjne, które będą potrafiły zbadać ciśnienie i temperaturę wewnętrznego jadra. Jesteśmy dopiero na początku drogi, aby opisać te procesy rzetelnie”

 

---