WiZ5

i

I

t

1

I

metrów pod powierzchnią), gdyż tylko one bywają obfitym źródłem fal mogących przeniknąć Ziemię na wylot. Na dodatek wstrząs musi być zlokalizowany tak, aby fala, która przeszła przez środek planety, została złapana przez aparaturę po drugiej stronie globu.

Obecnie większość obserwacji dotyczących jądra Ziemi prowadzi się z wykorzystaniem tomografii sejsmicznej, która przypomina trochę medyczną. Korzystając z komputerów dużej mocy i milionów danych z trzęsień, próbuje się uzyskać obraz wnętrza globu, podobnie jak dzięki tomografowi rentgenowskiemu uzyskuje się trójwymiarowy obraz wnętrza ciała człowieka. W obu przypadkach wielkim wyzwaniem jest interpretacja wyników, a w badaniach sejsmicznych dodatkowym utrudnieniem skala badanego obiektu.

Naukowcy marzą o gęstej siatce obserwatoriów sejsmicznych umieszczonych także na dnie oceanów. Na razie jednak takiej nie ma, hipotezy trzeba więc formułować na podstawie stosunkowo skromnej liczby danych, co zwiększa ryzyko błędu. Cała msza niewiedza o innych warstwach Ziemi kumuluje się w jądrze wewnętrznym - mówi Dziewoński (jest jednym z twórców tomografii sejsmicznej) w „Harvard Gazette”. Aby się dostać do jądra wewnętrznego, musimy przejść przez pozostałe warstwy Ziemi, co z powodu ich niejednorodności bywa trudne. Zawsze też istnieje ryzyko, że nie zauważymy czegoś w płaszczu ziemskim, a potem skutek działania tego czegoś przeniesiemy na model jądra wewnętrznego - mówił też kilka lat temu podczas wykładu w Polsce (na Zjeździe Fizyków Polskich w 1999 roku). W końcu jednak tezę o krystalicznej budowie jądra powszechnie zaakceptowano.

Gorzej szło z uznaniem poglądu o istnieniu trzech jąder. Kiedy Dziewoński i Ishii odkryli, że blisko centrum planety następuje zmiana anizotropii (najwolniej wędrują fale pod kątem 45° do osi ziemskiej) związana z innym ułożeniem kryształów żelaza, mieli kłopoty z wydrukowaniem swojej pracy. Zanim opublikował ją „PNAS”, odrzuciły ją dwa inne znane czasopisma. Kontrowersyjną publikację opatrzono komentarzem, objaśniającym, że jądro wewnętrzne Ziemi jest bardzo dziwnym obiektem, a ponieważ jesteśmy dopiero na wczesnym etapie jego badań, czeka nas jeszcze wiele niespodzianek. Nie należy się więc bać odważnych hipotez. Jądro wewnętrzne może się przechylać, oscylować, a nawet odwracać do góry nogami. Jest ciałem o wysokim przewodnictwie cieplnym i elektrycznym, odizolowanym od reszty planety płynną materią. Może decydować o istnieniu pola magnetycznego Ziemi oraz okresowym odwracaniu się jego biegunów. Jednak niemal wszystko, co o nim wiemy lub czego się domyślamy, łącznie z tym, skąd się wzięło, jest bardzo kontrowersyjne - pisał Don Anderson z Califomia Institute of Technology, inny wybitny współczesny badacz wnętrza Ziemi.

Odkrywanie słonia

Dziewoński - jak wspomnieliśmy - uważał, że trzecie (w kolejności odkrycia) jądro może być blokiem pierwotnej materii, która ocalała z okresu, kiedy Ziemia dopiero zaczynała się tworzyć. Właściwie nie była jeszcze wtedy planetą, lecz pęczniejącą pod wpływem grawitacji grudą. Ale pojawiły się też inne wyjaśnienia, na przykład takie, że Ziemia, kiedy już się uformowa-

CIŚNIENIE I TEMPERATURY WE WNĘTRZU ZIEMI

1

km 2890 km

wewnętrzne

loropusze

gorąca

oerowskit

ła, miała początkowo tylko płynne jądro, które zaczęło stygnąć i w rezultacie krystalizować od środka. Tak doszło do narodzin jądra wewnętrznego, które wciąż się powiększa kosztem swojej płynnej otoczki, w miarę jak spada jej temperatura. Dawno temu, kiedy obiekt ten miał tylko 600 km średnicy, tworzące się na jego powierzchni kryształy żelaza z jakiegoś powodu zaczęły się inaczej układać.

Co mogło być przyczyną, trudno powiedzieć. Może zmienił się kierunek prądów konwekcyjnych w płynnym jądrze zewnętrznym? Może oś ziemska się przechyliła? A może był to skutek kolizji z innym ciałem niebieskim? Niektórzy spekulują, że ta zmiana anizotropii nie ma żadnego związku z dziejami Ziemi. Po prostu w warunkach skrajnie wysokiej temperatury i ciśnienia, jakie panują w centrum Ziemi, żelazo krystalizuje inaczej niż dalej od środka globu. Warto zauważyć, że wszystkie te rozważania prowadzili ci nieliczni badacze, którzy dali się uwieść koncepcji Dziewońskiego.

A ta dopiero ostatnio zyskała liczących się zwolenników. Jest wśród nich Xiaodong Song z University of

a.    Dolny płaszcz zaczyna się

na głębokości 660 km, a kończy na głębokości 2890 km. Warstwa „D” rozciąga się do 200 km ponad jądrem.

b.    Warstwa „D” (uproszczony schemat)

Xiaodong Song przyjechał do USA z Chin pod koniec lat 80. Od ośmiu lat pracuje na University of Illinois, gdzie zajmuje się sejsmologią globalną. W 19% roku ustalił wraz z Paulem Richardsem, że ziemskie jądro obraca się szybciej niż reszta planety (odkrycie roku tygodnika „Science”). W marcu tego roku potwierdził koncepcję prof. Adama Dziewońskiego o istnieniu trzeciego jądra ^ w środku Ziemi.

czerwiec 2008 WIEDZA I ŻYCIE"

25