ZIEMIA OD ŚRODKA

Mając do dyspozycji wyniki badań sejsmicznych, które są podstawą obecnej wiedzy o budowie naszej planety, Jules Verne zapewne nie napisałby swej Podróży do wnętrza Ziemi.

Kenneth Creager, geofizyk z University of Washington, opublikował właśnie pracę, opisującą specyficzną dynamikę wewnętrznej sfery jądra Ziemi. Na podstawie zapisów kilku wstrząsów, z trzydziestoletniego archiwum sejsmogramów trzęsień Ziemi na południowym Atlantyku, zarejestrowanych w stacji na Alasce, twierdzi on, że mało poznane jądro wewnętrzne obraca się niezależnie od pozostałych powłok Ziemi, i do tego wolniej niż do tej pory sądzono.

Jądro Ziemi, znajdujące się około 2900 km poniżej jej powierzchni, jest w przybliżeniu kulistą strefą zbudowaną z żelaza i niklu. Jego zewnętrzną, ciekłą warstwę uważa się za źródło ziemskiego pola magnetycznego. Sfera wewnętrzna jądra jest natomiast stała (wiemy to stąd, że przepuszcza poprzeczne fale sejsmiczne), pomimo niewyobrażalnie wysokich temperatur i ciśnień, jakie muszą panować w środku Ziemi. Przez wiele lat od jego odkrycia w 1913 roku przez Beno Gutenberga jądro wewnętrzne wyobrażano sobie jako jednorodną żelazoniklową kulę o średnicy 1220 km. Dopiero doniesienia kilku ostatnich lat dowodzą, jak bardzo się myliliśmy.

O anizotropii jądra wewnętrznego dowiedzieliśmy się zaledwie w ub.r., gdy okazało się, że jego zachodnia półkula wyraźnie różni się od wschodniej rozkładem prędkości rozchodzenia się fal sejsmicznych. Zjawisko anizotropii polega na istnieniu uprzywilejowanych kierunków propagacji fal, w których ich prędkość jest większa niż w pozostałych. Wynika to najczęściej z krystalicznej budowy ośrodka, który ma różną gęstość upakowania elementów budulcowych w różnych kierunkach przestrzeni. Uważa się, że w ekstremalnych warunkach, panujących w centrum naszego globu, żelazonikiel tworzy uporządkowaną strukturę przestrzenną złożoną z wielu pojedynczych kryształów, których wypadkowa daje wspomnianą anizotropię.

Na podstawie zapisów sejsmicznych trzech trzęsień Ziemi z 1991 roku Creager stworzył przestrzenny model jądra wewnętrznego, z którego wynika, że jego stopień komplikacji jest jeszcze większy niż przypuszczano. Duże różnice w budowie występują już w skali kilkuset kilometrów. Zmusza to geologów i geofizyków do rozważenia możliwości, iż w jądrze wewnętrznym, podobnie jak w górnym płaszczu Ziemi, zachodzi zjawisko konwekcji, tzn. obiegu ciepła, powodujące lokalne roztapianie materii.

Odkrycie Creagera pozwoliło zrewidować także wyniki innych badań, przeprowadzonych w ub.r. przez zespół naukowców z Lamont-Doherty Earth Observatory. Otóż stwierdzili oni, że w latach 1960­1990 jądro wewnętrzne „wyprzedziło" w swym autonomicznym ruchu obrotowym warstwy powierzchniowe Ziemi o około 30^o. Ich wniosek wynikał z obserwacji, że w tym okresie czas przejścia fal sejsmicznych przez Ziemię wydłużał się sukcesywnie w tempie 0.3 sekundy na rok. Założyli oni jednak, że jądro wewnętrzne jest jednorodne. Na podstawie własnych wyników Creager twierdzi, że prędkość obrotu jądra wewnętrznego Ziemi względem płaszcza i skorupy jest czterokrotnie niższa, czyli wynosi około 0.25^o na rok, a obserwacje naukowców z Lamont-Doherty Earth Observatory dają się wytłumaczyć wewnętrznym zróżnicowaniem jego budowy.

Dokładne zrozumienie budowy jądra Ziemi i jego działania, a w szczególności wzajemnych in-
terakcji między stałym jądrem wewnętrznym i płynnym jądrem zewnętrznym, pozwoli znaleźć odpowiedzi na wiele podstawowych pytań nurtujących naukowców. Jednym z nich jest na pewno tajemnica ziemskiej magnetosfery ­ zjawiska warunkującego funkcjonowanie wielu procesów na Ziemi, włącznie z życiem organicznym.

---