Ядро земли переваривает само себя
Ряд исследований последних лет показал аномальные свойства земного ядра, заставив геофизиков усомниться в верности устоявшихся о нём представлений. Объяснить загадки центральной части планеты попробовала группа учёных из Франции. Но для этого ей пришлось объявить: внутреннее ядро — структура намного более динамичная, нежели кто-либо мог предположить.
Ядро Земли разделено на две части — жидкую внешнюю и твёрдую внутреннюю. Обе содержат преимущественно железо, с добавкой никеля, кремния и небольшого количества иных элементов.
О характеристиках обоих частей можно судить по прохождению через них сейсмических колебаний от крупных землетрясений. Именно так было установлено, что волны, пересекающие восточную часть ядра, бегут быстрее, чем на западной его стороне, что выглядит, по меньшей мере, странным.
Кроме того, на границе двух частей ядра обнаружился 250-километровый слой жидкости повышенной плотности. Вместе с тем, если постоянно растущее твёрдое ядро забирает из расплава тяжёлые элементы, остаток в прилегающих слоях должен содержать больше элементов лёгких, нежели другие уровни жидкого ядра, стало быть, оказаться менее плотным.
Так возникает противоречие, требующее объяснения. Ведь классические модели предполагают, что внутреннее ядро нашей планеты – образование симметричное, однородное и практически стабильное, разве что медленно растущее за счёт застывания вещества внешнего ядра.
Состыковать все наблюдения в цельную картину помогло нынешнее предположение, выдвинутое группой исследователей из университетов Жозефа Фурье (Universite Joseph Fourier) и Лиона (Universite de Lyon). Она утверждает, что внутреннее ядро Земли постоянно кристаллизуется на западе и плавится на востоке.
Вся масса внутреннего ядра медленно смещается от западной стороны к восточной, где разрушающееся твёрдое вещество пополняет состав жидкой оболочки. На западе, соответственно, дело обстоит обратным образом.
Всё это напоминает бесконечную бегущую дорожку, движущуюся со скоростью 1,5 сантиметра в год. С таким темпом внутреннее ядро перерабатывает себя полностью за 100 миллионов лет, — говорят учёные.
Удивительный механизм постоянного обновления ядра объясняет и плотную жидкую прослойку на границе двух ядер, ведь она рождается из более плотного материала самой сердцевины планеты.
Ну а разница в соотношении лёгких и тяжёлых элементов на западе и востоке ядра закономерно приводит и к разнице скоростей сейсмических волн, которую учёные и наблюдают. (Все детали работы французы изложили в Nature.)
Современная наука гласит: когда-то всё ядро планеты было жидким. Возраст внутреннего твёрдого ядра оценивается в 2-4 миллиарда лет, в то время как самой Земле — 4,54 миллиарда лет.
Ранее учёные предполагали, что процесс застывания и роста самой сердцевины нашего мира шёл, да и сейчас идёт практически симметрично. Новая же версия показывает: что-то давным-давно нарушило эту симметрию.
Скорость омоложения твёрдого ядра, утверждают французы, в 10-100 раз превышает скорость роста его диаметра, а это значит, что с кристаллизующегося бока оно должно усваивать железо из окружающей жидкости быстрее, чем теряет этот элемент с противоположной стороны.
Столь мощные процессы затвердевания и плавления, очевидно, не могут не сказаться на конвективных потоках в ядре внешнем. А значит, они затрагивают и планетарную динамо-машину, и земное магнитном поле, и поведение мантии, и движение материков.
Не тут ли кроется разгадка несовпадения скорости вращения ядра и остальной планеты и путь к объяснению ускоряющегося сдвига магнитных полюсов?
Питер Ольсон (Peter Olson) из университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University), не принимавший участия в новом исследовании, отмечает, что предложенная модель ядра гораздо проще объясняет его загадки, нежели прежние гипотезы.
Последние, к примеру, выстраивают обратную цепочку воздействия: от неравномерностей в движении вещества мантии к неравномерностям в потоках внешнего ядра и через них — к аномалиям в распределении вещества в ядре внутреннем. Впрочем, оба варианта вовсе не исключают друг друга, а вполне могут оказаться дополняющими.
