Международен екип геофизици са проучили облика на вътрешното ядро на Земята, за да разберат какъв тип топлинна конвекция има. В хода на изследването учените открили най-горещите и най-студените точки в центъра на планетата.
Съвременната представа за ядрото на Земята като нееднороден обект, състоящ се от вътрешен (твърд) и външен (разтопен) слой, е формулирана през 1936 г. от датския физик Инге Леман. С времето методите за изучаване на вътрешността на нашата планета се усъвършенствали – и разбирането за неговото устройство се разширили. По-специално, вътрешното ядро на Земята играе пасивна, но важна роля в смесването на външното ядро и като следствие – в поддържането на постоянно магнитно поле.
ОЩЕ: Ядрото на Земята се колебае на всеки 8,5 години, сочи ново изследване
Но, по обективни причини, вътрешното ядро се намира на дълбочина повече от пет хиляди километра, и човечеството далеч не знае всичко за центъра на Земята. Например точката на топене на желязото, основният компонент на вътрешното ядро, при налягането, което съществува на тази дълбочина, варира от 5000 Келвина (4726,85°C) до 7000 Келвина (6726,85°C) в зависимост от примесите и условията. Също неопределена остава и топлинната проводимост на сърцевината.
Група геофизици от Австралия, Китай и Европа са решили да разберат какъв тип термоконвекция е присъщ на вътрешното ядро на Земята. За тази цел специалистите събрали данни за времето и дължината на пробега на вълните PKIKP и PKiKP (те преминават през центъра на планетата, само първите проникват под границата на вътрешното ядро и се появяват на сеизмограмите по-рано, а вторите са отразяват от него и се появяват по-късно).
Карти на температурното поле във външната част на вътрешното ядро с контури и линии на течения. Hrvoje Tkalčić et al. / Scientific Reports, 2024
Изчислявайки разликата между времето на двете вълни (те са общо 5477), учените построили триизмерен модел на горния слой на вътрешното ядро на Земята с неговите температурни отпечатъци. Резултатите от научната работа са публикувани в списание Scientific Reports.
Получената томограма на външния слой на вътрешното ядро с дълбочина 100 километра разкрила няколко особености. Компресионните вълни (символизирани с буква P) преминават през източното полукълбо по-бързо, отколкото през западното – въпреки че в този регион има издутина от централния Атлантик до Централна Америка, P вълните пътуват бързо.
Чрез измерване на температурата по затихване на вълните, изследователите открили най-студения регион под северната част на Атлантическия океан – температурата на повърхността на вътрешното ядро там е с 200 Келвина под средната.
Най-горещите точки се намирали отстрани на студената – в северната част на Южна Америка, където температурата била с 600 Келвина над средната, и в широк район в Южна Азия от Средиземно море до Източна Австралазия (Австралазия е регион, който включва Австралия, Нова Гвинея, Нова Зеландия и прилежащите тихоокеански острови) била с 300 Келвина по-гореща.
Въз основа на тези данни авторите предполагат, че кристалите желязо във вътрешното ядро вероятно са ориентирани радиално далеч от горещите точки по повърхността. Тези анизотропни особености говорят за сложна структура на топлинна конвекция в центъра на Земята: съществуват както вътрешни, локализирани източници на нагряване, така и нелокализирани.
Авторите обясняват особената анизотропна ориентация на кристалите желязо с това, че в миналото може би цялата повърхност на вътрешното ядро е била подложена на конвекция. В резултат е възникнала устойчива структура и когато ядрото е изстинало, неговата сърцевина е престанала да конвектира и кристалите са застинали в ориентацията, открита от сеизмографските сензори. Междувременно външната обвивка продължава да участва в топлообмена.
