Геологи создали модель внутреннего ядра планеты.

Международная группа геофизиков изучила структуру внутреннего ядра Земли для определения типа тепловой конвекции. Ученые выявили наиболее нагретые и охлажденные участки в центре планеты.

Внутреннее ядро Земли, изученное сейсмическими волнами PKIKP в двух регионах: Северной и Южной Америке (квазизападное полушарие) и Австралазии (квазивосточное полушарие). На схемах показана траектория лучей PKIKP для внутреннего ядра (красное), землетрясения (красные точки) и сейсмоприемники (зеленые). Лучи приближают путь волн PKIKP, а их цвет соответствует разнице времени хода PKiKP-PKIKP по сравнению со средним значением.

Представление о ядре Земли как неоднородном объекте с твердым внутренним слоем и расплавленным внешним предложил в 1936 году датский физик Инге Леманн. Постепенно методы изучения внутренней части планеты усовершенствовались, и понимание её строения расширялось. В частности, изучение внутреннего ядра Земли… играетИграет пассивную, однако существенную роль в смешении внешнего и, как результат, сохранении стабильности магнитного поля.

Внутреннее ядро планеты расположено на глубине свыше пяти тысяч километров. Человечество не знает все о центре Земли из-за объективных причин. Например, температура плавления железа, основного компонента внутреннего ядра, при существующем давлении, меняется от 5000 Кельвин до 7000 Кельвин в зависимости от… примесей и условий. Также неопределенной остается и теплопроводность сердцевины.

Геофизики из Австралии, Китая и Европы исследовали тип термоконвекции в сердце Земли. Для этого специалисты проанализировали данные о времени и длине пробега волн PKIKP и PKiKP, которые проходят сквозь центр планеты: первые проникают под границу внутреннего ядра и регистрируются на сейсмограммах раньше, а вторые отражаются от нее и появляются позже. Вычислив разницу между временем двух волн (всего их 5477), ученые создали трехмерную модель верхнего слоя внутреннего ядра Земли с его температурными границами. опубликованы в журнале Scientific Reports.

Карты температурного поля внешней части внутреннего ядра с контурами и линиями течения. Карты центрированы на 0° (вверху) и 180° (внизу). Обратите внимание, что температуры на этой карте варьируются от -200 до 600 °C относительно средней температуры поверхности. Линии течения для модели 1 в самых внешних 15% внутреннего ядра в области, определяемой плотностью томографической модели, показанной красным (высокая температура)/синим (низкая температура) цветами на разрезе по глубине. Маркеры деформации введены на глубине и прослежены на полуобороте по мере распространения по поверхности. Как и выше, но для модели 2, в которой вводится застойный внутренний слой ядра.

Томограмма внешнего слоя внутреннего ядра толщиной 100 километров показала ряд особенностей. Волны сжатия (обозначаются буквой P) проникали в восточное полушарие быстрее, чем в западное, хотя на этой территории находился выступ от центральной Атлантики до Центральной Америки, который волны P проходили быстро. Измерив температуру по затуханию волн, ученые обнаружили самую холодную область под северной частью Атлантического океана — температура поверхности внутреннего ядра там на 200 Кельвин ниже средней.

Наибольшая температура регистрировалась по краям холодного центра — в северной части Южной Америки (на 600 Кельвин выше среднего) и в широкой области южной Азии от Средиземноморья до восточной Австралазии (на 300 Кельвин выше среднего). Исходя из этого, авторы предположили, что кристаллы железа в ядре Земли, вероятно, ориентированы радиально от этих горячих точек. Такая анизотропия указывает на сложную тепловую конвекцию в центре Земли с наличием как локальных, так и нелокальных источников тепла.

Авторы связывают необычную анизотропную ориентацию кристаллитов железа с возможной конвекцией на поверхности внутреннего ядра в прошлом.
В результате, образовалась устойчивая структура, а после остывания ядра его сердцевина перестала конвектировать и кристаллы застыли в наблюдаемой сейсмографами ориентации. В то же время внешняя оболочка продолжает участвовать в теплообмене.

By Геология