Naukowcy z ANU odkryli obszar w kształcie pączka w płynnym jądrze zewnętrznym Ziemi, który może pomóc w wyjaśnieniu tajemnic pola magnetycznego planety, podkreślając potrzebę ciągłych multidyscyplinarnych badań w tej dziedzinie.
Naukowcy z The Australijski Uniwersytet Narodowy (ANU) odkryli obszar w kształcie pączka w płynnym jądrze Ziemi, położony tysiące kilometrów pod naszymi stopami. Odkrycie to oferuje nowy wgląd w dynamikę pola magnetycznego naszej planety.
Strukturę płynnego jądra Ziemi można znaleźć tylko na niskich szerokościach geograficznych i jest ona położona równolegle do równika. Zdaniem sejsmologów z ANU do tej pory pozostawał on niewykryty.
Ziemia ma dwie warstwy rdzenia: rdzeń wewnętrzny, warstwę stałą i rdzeń zewnętrzny, warstwę cieczy. Jądro Ziemi otacza płaszcz. Nowo odkryty obszar w kształcie pączka znajduje się na szczycie zewnętrznego jądra Ziemi, w miejscu, w którym płynne jądro styka się z płaszczem.
Nowe techniki ujawniają ukryte struktury
Współautor badania i geofizyk z ANU, profesor Hrvoje Tkalčić, powiedział, że wykryte fale sejsmiczne są wolniejsze w nowo odkrytym regionie niż w pozostałej części ciekłego jądra zewnętrznego.
„Region leży równolegle do płaszczyzny równika, ogranicza się do niskich szerokości geograficznych i ma kształt pączka” – powiedział.
„Nie znamy dokładnej grubości pączka, ale wywnioskowaliśmy, że sięga on kilkaset kilometrów poniżej granicy rdzenia i płaszcza”.
Zamiast korzystać z tradycyjnych technik obserwacji fal sejsmicznych i obserwować sygnały generowane przez trzęsienia ziemi w ciągu pierwszej godziny, naukowcy z ANU przeanalizowali podobieństwa między kształtami fal wiele godzin po wystąpieniu trzęsienia ziemi, co doprowadziło ich do wyjątkowego odkrycia.
„Rozumiejąc geometrię torów fal i sposób, w jaki pokonują one objętość zewnętrznego jądra, zrekonstruowaliśmy czas ich podróży przez Ziemię, wykazując, że nowo odkryty obszar charakteryzuje się niskimi prędkościami sejsmicznymi” – powiedział profesor Tkalčić.
„Ta osobliwa struktura pozostawała ukryta aż do teraz, ponieważ w poprzednich badaniach zebrano dane o mniejszym pokryciu objętościowym jądra zewnętrznego, obserwując fale, które zwykle ograniczały się w ciągu godziny od czasu wystąpienia dużych trzęsień ziemi.
„Udało nam się uzyskać znacznie lepszy zasięg wolumetryczny, ponieważ przez wiele godzin badaliśmy fale pogłosowe po dużych trzęsieniach ziemi”.
Implikacje dla zrozumienia pola magnetycznego Ziemi
Współautor badania, dr Xiaolong Ma, powiedział, że odkrycie odkrywa pewne tajemnice dynamiki ziemskiego pola magnetycznego.
„Wciąż istnieją tajemnice dotyczące zewnętrznego jądra Ziemi, które nie zostały jeszcze rozwiązane, co wymaga multidyscyplinarnych wysiłków z zakresu sejsmologii, fizyki minerałów, geomagnetyzmu i geodynamiki” – stwierdziła dr Ma.
Zewnętrzny rdzeń składa się głównie z ciekłego żelaza i niklu, a energiczny ruch elektrycznie przewodzącej cieczy wytwarza ziemskie pole magnetyczne, które osłania Ziemię i pomaga podtrzymać całe życie, chroniąc je przed szkodliwymi wiatrami słonecznymi i szkodliwym promieniowaniem.
Naukowcy uważają, że większa wiedza na temat składu zewnętrznego jądra Ziemi, w tym lekkich pierwiastków chemicznych, ma fundamentalne znaczenie dla zrozumienia pola magnetycznego i przewidzenia, kiedy może ono potencjalnie ustać lub osłabnąć.
„Nasze odkrycia są interesujące, ponieważ niska prędkość w ciekłym rdzeniu oznacza, że w tych obszarach występuje wysokie stężenie lekkich pierwiastków chemicznych, które mogą powodować spowolnienie fal sejsmicznych. Te lekkie pierwiastki, wraz z różnicami temperatur, pomagają wymieszać płyn w zewnętrznym rdzeniu” – powiedział profesor Tkalčić.
„Pole magnetyczne jest podstawowym składnikiem niezbędnym do utrzymania życia na powierzchni naszej planety.
„Dynamika ziemskiego pola magnetycznego jest obszarem dużego zainteresowania społeczności naukowej, dlatego nasze wyniki mogą promować dalsze badania nad polem magnetycznym zarówno na Ziemi, jak i na innych planetach”.
Odniesienie: „Sejsmiczny torus równikowy o niskiej prędkości w zewnętrznym jądrze Ziemi: dowody z pola fal korelacyjnego późnej kody”, Xiaolong Ma i Hrvoje Tkalčić, 30 sierpnia 2024 r., Postęp nauki.
DOI: 10.1126/sciadv.adn5562
Badanie zostało sfinansowane przez rząd australijski.
