Zemljina čvrsta jezgra ima džepove tekućeg željeza

U središtu Zemlje nalazi se čvrsta metalna kugla, neka vrsta "planete unutar planete", čije postojanje omogućuje život na površini, barem onakav kakav mi poznajemo.

Kako se Zemljina unutarnja jezgra formirala, rasla i evoluirala tijekom vremena, ostaje misterij koji tim istraživača pod vodstvom Sveučilišta Utah nastoji utvrditi uz pomoć seizmičkih valova iz prirodnih potresa. Iako ova sfera promjera 2.442 kilometra čini manje od 1% ukupnog volumena Zemlje, njeno postojanje je odgovorno za magnetsko polje planeta, bez kojeg bi naš planet bio puno drugačije mjesto.

Ali unutarnja jezgra nije homogena masa kako su nekada pretpostavljali znanstvenici, već je više poput tapiserije različitih "tkanina", prema Guanningu Pangu, bivšem doktorandu na Odsjeku za geologiju i geofiziku Sveučilišta.

"Prvi put smo potvrdili da je ova vrsta nehomogenosti posvuda unutar unutarnje jezgre", rekao je Pang. Sada kao postdoktorski istraživač na Sveučilištu Cornell, Pang je glavni autor nove studije, objavljene 5. srpnja u časopisu Nature, koja otvara prozor u najdublje dosege Zemlje.

Ovo istraživanje koristilo je poseban skup podataka koji je generirala globalna mreža seizmičkih nizova postavljenih za otkrivanje nuklearnih eksplozija. Godine 1996. Ujedinjeni narodi osnovali su Pripremno povjerenstvo za Organizaciju sporazuma o sveobuhvatnoj zabrani nuklearnih pokusa, CTBTO, kako bi osigurali poštivanje međunarodnog ugovora koji zabranjuje takve eksplozije.

Njegov središnji dio je Međunarodni sustav praćenja (IMS), koji sadrži četiri sustava za otkrivanje eksplozija pomoću naprednih senzorskih instrumenata smještenih po cijelom svijetu. Iako je njihova svrha provođenje međunarodne zabrane nuklearnih detonacija, donijeli su mnoštvo podataka koje znanstvenici mogu koristiti da bace novo svjetlo na ono što se događa u Zemljinoj unutrašnjosti, oceanima i atmosferi.

"Planet je nastao od asteroida koji su se na neki način gomilali. Nalijeću jedni na druge i stvaraju puno energije. Tako da se cijeli planet, kada se formira, topi. Jednostavno, željezo je teže i dobivate ono što zovemo stvaranje jezgre. Metali tonu u sredinu, a tekuća stijena je vani, a zatim se u biti smrzava tijekom vremena. Razlog zašto su svi metali tamo dolje je taj što su teži od stijena", navodi američki seizmolog Keith Koper, koji je nadgledao studiju.

Posljednjih nekoliko godina Koperov laboratorij analizira seizmičke podatke osjetljive na unutarnju jezgru. Prethodna studija, koju je vodio Pang, identificirala je varijacije između rotacije Zemlje i unutarnje jezgre koje su možda potaknule promjenu duljine dana u razdoblju od 2001. do 2003. godine.

Zemljina jezgra sastoji se uglavnom od željeza i nešto nikla, zajedno s nekoliko drugih elemenata. Vanjska jezgra ostaje tekuća, obavijajući čvrstu unutarnju jezgru.

Za novu studiju, tim je pogledao seizmičke podatke koje je zabilježilo 20 nizova seizmometara postavljenih diljem svijeta uključujući dva na Antarktici. Ti se instrumenti umeću u bušotine izbušene do 10 metara u granitnim formacijama i raspoređuju u uzorke da koncentriraju signale koje primaju, slično načinu na koji rade parabolične antene.

Pang je analizirao seizmičke valove iz 2455 potresa, od kojih su svi premašili magnitudu 5,7, ili približno jačine potresa 2020. koji je uzdrmao Salt Lake City. Način na koji su se ti valovi odbijali od unutarnje jezgre pomaže mapirati njezinu unutarnju strukturu.

"Ovaj signal koji se vraća iz unutarnje jezgre je stvarno malen. Veličina je otprilike reda veličine nanometra, " rekao je Koper. "Ono što mi radimo je traženje igle u plastu sijena. Tako da je ove dječje odjeke i odraze jako teško vidjeti. "

"Naše najveće otkriće je da nehomogenost ima tendenciju biti jača kada uđete dublje. Prema središtu Zemlje ima tendenciju da bude jači", rekao je Pang.

"Mislimo da je ovo povezano s brzinom rasta unutarnje jezgre. Prije mnogo vremena unutarnja jezgra rasla je jako brzo. Dosegla je ravnotežu, a onda je počela rasti puno sporije”, rekao je Koper. "Nije sve željezo postalo čvrsto, tako da je nešto tekućeg željeza moglo biti zarobljeno unutra."

Novo istraživanje objavljeno u časopisu Nature možete pronaći na ovoj poveznici.