Większość naszej wiedzy o tym, co siedzi w centrum naszej planety pochodzi z badań fal sejsmicznych toczących się od trzęsień ziemi. Dokładna analiza tych fal może ujawnić skład skał i metalu pod powierzchnią Ziemi.
Nowe badanie fal sejsmicznych rozchodzących się z dwóch różnych trzęsień ziemi - w podobnych miejscach, ale oddzielonych od siebie 20-letnią przerwą - ujawniło zmiany zachodzące w zewnętrznym jądrze Ziemi, czyli wirującej warstwie płynnego żelaza i niklu pomiędzy płaszczem (skałą pod powierzchnią) a wewnętrznym jądrem (najgłębszą warstwą).
Zewnętrzne jądro i zawarte w nim żelazo bezpośrednio wpływają na pole magnetyczne naszej planety, co z kolei zapewnia ochronę przed promieniowaniem kosmicznym i słonecznym, które w przeciwnym razie uniemożliwiłoby życie na Ziemi.
To sprawia, że zrozumienie zewnętrznego jądra i jego ewolucji w czasie jest niezwykle ważne. Dane zarejestrowane z czterech monitorów fal sejsmicznych w obu trzęsieniach ziemi wykazały, że fale z późniejszego zdarzenia podróżowały około jednej sekundy szybciej, przechodząc przez ten sam region zewnętrznego jądra.
"Coś się zmieniło na drodze tej fali, więc teraz może ona iść szybciej" - mówi geolog Ying Zhou z Virginia Tech. "Materiał, który był tam 20 lat temu, już tam nie jest".
"To jest nowy materiał i jest lżejszy. Te lekkie elementy będą poruszać się w górę i zmieniać gęstość w regionie, w którym się znajdują."
Analizowane tu rodzaje fal to fale SKS: przechodzą przez płaszcz jako fale ścinające (S), następnie do zewnętrznego jądra jako fale ściskające (K), po czym wychodzą z drugiej strony i ponownie przechodzą przez płaszcz jako kolejne fale ścinające (drugie S). Czas tej podróży może być odkrywczy.
Jeśli chodzi o dwa trzęsienia ziemi, to oba miały miejsce w pobliżu Wysp Kermadec na południowym Pacyfiku - pierwsze w maju 1997 r., a drugie we wrześniu 2018 r., dając naukowcom wyjątkową okazję do zobaczenia, jak jądro Ziemi mogło się zmienić w czasie.
Konwekcja zachodząca w płynnym żelazie zewnętrznego jądra Ziemi, gdy krystalizuje się ono na wewnętrznym jądrze, tworzy przepływające prądy elektryczne, czyli to, co kontroluje pole magnetyczne wokół nas. Jednak związek między zewnętrznym jądrem a polem magnetycznym Ziemi nie jest w pełni zrozumiały - wiele z nich opiera się na hipotetycznym modelowaniu.
"Jeśli spojrzysz na północny biegun geomagnetyczny, to obecnie porusza się on z prędkością około 50 kilometrów [31 mil] na rok" - mówi Zhou. "Odsuwa się od Kanady i w kierunku Syberii. Pole magnetyczne nie jest takie samo każdego dnia. Zmienia się."
"Ponieważ się zmienia, spekulujemy również, że konwekcja w zewnętrznym jądrze zmienia się z czasem, ale nie ma bezpośrednich dowodów. Nigdy tego nie widzieliśmy."
To nowe badanie - i potencjalnie przyszłe badania podobne do niego - mogą zapewnić użyteczny wgląd w to, jak dokładnie zmienia się zewnętrzne jądro i jego konwekcja. Chociaż zauważone tutaj zmiany nie są ogromne, to im więcej wiemy, tym lepiej.
W tym przypadku Zhou sugeruje, że lżejsze elementy, takie jak wodór, węgiel i tlen zostały uwolnione w zewnętrznym jądrze od 1997 roku. Odpowiada to zmniejszeniu gęstości o około 2-3 procent i prędkości przepływu konwekcyjnego około 40 kilometrów (25 mil) na godzinę, zgodnie z opublikowaną pracą.
Na całym świecie działają obecnie 152 stacje Globalnej Sieci Sejsmograficznej, monitorujące fale sejsmiczne w czasie rzeczywistym. Podczas gdy nie możemy kontrolować lokalizacji lub czasu trzęsień ziemi, możemy upewnić się, że jak najwięcej danych o nich jest rejestrowanych.
"Jesteśmy w stanie to teraz zobaczyć" - mówi Zhou.” says Zhou. "Jeśli jesteśmy w stanie zobaczyć to na podstawie fal sejsmicznych, w przyszłości moglibyśmy ustawić stacje sejsmiczne i monitorować ten przepływ".
Badania zostały opublikowane w Nature Communications Earth & Environment. Nature Communications Earth & Environment.
**By David Nield
**Source
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz