Спасибо землетрясениям. Внешнее ядро Земли меняется — американская ученая предоставила первые доказательства

Йин Чжоу, геофизик из Вирджинского политехнического института и университета, объясняет, что в теории сейсмические волны должны проходить сквозь различные слои Земли с одинаковой скоростью — землетрясения происходят в одном и том же месте, а 20 лет — слишком небольшой период, чтобы внутри Земли произошло нечто грандиозное.

Однако ее исследование, опубликованное в журнале Nature Communications Earth & Environment, показало, что сейсмические волны, спровоцированные недавним землетрясением проходили сквозь внешнее ядро Земли на секунду быстрее, чем 20 лет назад.

Внешнее ядро состоит в основном из жидкого железа и расположено между мантией — толстым слоем различных пород — и внутренним ядром, которое является самым глубоким внутренним слоем Земли. Без внешнего ядра у нашей планеты не было бы защиты от Солнца — конвекция жидкого металла во внешнем ядре создает магнитное поле, защищающее Землю от солнечных ветров и других космических излучений. Без него на планете не осталось бы воды, а атмосфера Земли и температура поверхности планеты стала бы невозможной для сохранения какой-либо жизни. Ученые предполагают, что без магнитного поля Земля была бы настоящим близнецом Венеры — безжизненной раскаленной и радиоактивной планеты.

Именно поэтому нам важно понимать, что происходит с внешним ядром Земли и вовремя распознавать процессы, которые могут так или иначе на него повлиять. И, если раньше все сводилось к гипотезам и моделированиям, то исследование Чжоу может существенно изменить эту картину — и стать первым большим практическим шагом к нашему пониманию внутренних процессов Земли.

Сейчас северный геомагнитный полюс движается от Канады в сторону Сибири со скоростью около 50 километров в год. Ученая уверена — если меняется магнитное поле, то изменения происходят и внутри Земли, меняется конвекция внешнего ядра, которая и создает это магнитное поле. Однако до сих пор никаких прямых доказательств этих процессов у нас не было.

«Что-то изменилось на пути этой [сейсмической] волны, и теперь она может двигаться быстрее. Материала, который был там 20 лет назад, теперь нет», — говорит Чжоу.

Ученая сосредоточилась на так называемых волнах SKS. Это три фазы сейсмической волны: сначала она проходит через мантию в виде S-волны или поперечной волны; затем во внешнее ядро как ударная волна; и после этого обратно через мантию в виде S-волны. Скорость распространения этих волн зависит в том числе и от плотности внешнего ядра, через которое они проходят.

Чжоу считает, что в 2018 году сейсмические волны «ускорились» на целую секунду из-за того, что плотность внешнего ядра уменьшилась приблизительно на 2−3%. Это могло произойти из-за высвобождения легким элементов вроде водорода, углерода и кислорода по сравнению с 1997 годом — их стало меньше, следовательно, уменьшилось сопротивление, что и привело к «ускорению» сейсмических волн.

По словам ученой, эти элементы теперь двигаются в стороны поверхности Земли и будут менять плотность участка, в котором они находятся. Она уверена — это служит доказательством того, что внешнее ядро действительно меняется, как и предполагали ученые.

Сейчас в мире существует 152 станции Глобальной сейсмографической сети, которые отслеживают сейсмические волны в режиме реального времени. Чжоу считает, что нам нужно чаще отслеживать динамику того, как эти волны проходят от одной станции к другой. Это поможет нам проследить за изменениями внутреннего ядра Земли.