Наша планета — это не просто инертное каменное тело. В ее недрах находится жидкое ядро и вязкая мантия, а центральная часть считается сплошной. Однако и в ней наблюдаются неоднородности, и особенно вызывает интерес ее изменчивость. Измерения сейсмических волн, возникающих при повторяющихся землетрясениях, показали, что скорость вращения внутреннего ядра меняется в течение нескольких лет. В последние годы вращение внутреннего ядра периодически ускорялось и замедлялось относительно скорости вращения остальной части планеты. В ходе нового исследования ученые пересмотрели данные, собранные за последние 20 лет, и выявили аномалию вблизи границы между двумя слоями ядра.
Основную часть составляет жидкое ядро Земли, однако в его недрах присутствует твердая область, увеличивающаяся в размерах на протяжении геологической истории. Твердое ядро играет значительную роль в процессах тепловой конвекции и формировании магнитного поля Земли. Для его изучения используют сейсмические волны, возникающие в результате землетрясений.
Геологи уже не первый год обсуждают изменения в сейсмограммах повторяющихся землетрясений. Растет число данных, свидетельствующих о том, что причиной этих изменений является внутреннее ядро Земли. Новейшие модели указывают на то, что его вращение приблизительно в 2010 году замедлилось или даже изменило направление.
Используя данные о подземных толчках, собранные с 1991 по 2024 год вблизи Южных Сандвичевых островов, расположенных у Антарктиды, исследователи под руководством Джона Видаля из Университета Южной Каролины (США) проанализировали сейсмические записи, полученные с двух групп сейсмографов, находящихся на Аляске и в Канаде. В результате было выявлено 168 повторяющихся пар землетрясений, зафиксированных в 42 различных точках.
Ученые изучали PKIKP-волны, распространяющиеся через ядро Земли. Первоначально целью было картирование замедления скорости вращения внутреннего ядра, однако в процессе работы было сделано неожиданное открытие. В статье представлены результаты данного исследования опубликована в журнале Nature Geoscience.
«По словам Видала, структурные изменения происходят в приповерхностном слое внутреннего ядра.
Авторы научной работы провели анализ данных о повторяющихся парах землетрясений, когда ядро возвращалось в исходное положение, что исключало возможность объяснения различий в сейсмоволнах разницей в скорости вращения. Именно тогда в массиве данных из Канады были выявлены аномалии. Причиной тому послужило то, что там фиксируются волны, лишь касающиеся внутреннего ядра, но не проникающие сквозь него. Свойства последних остаются неизменными, в то время как характеристики первых подвержены изменениям. Все это свидетельствовало о необычной физической активности вблизи границы внутреннего и внешнего ядер.
Наиболее доступным объяснением являются временные изменения формы внутреннего ядра. Это позволило ученым разрешить давний спор о причинах временной изменчивости волн PKIKP — связаны ли они с вращением или физической активностью внутреннего ядра. Ранее предполагалось, что эти аномалии не могут возникать одновременно, однако теперь стало известно, что это, вероятно, происходит. Полученные исследователями данные, скорее всего, свидетельствуют о признаках вязкой деформации, вызванной воздействием со стороны внешнего ядра или мантии.