Naučnici koji su prije samo nekoliko mjeseci potvrdili da je Zemljina unutarnja jezgra nedavno preokrenula svoju vrtnju imaju novo otkriće o najdubljim tajnama našeg planeta — identificirali su promjene u obliku unutarnje jezgre.
Zemljin najdublji sloj je vruća, čvrsta metalna lopta okružena vanjskom jezgrom od tekućeg metala. Desetljećima su planetarni naučnici sumnjali da se čvrsta unutarnja jezgra deformirala tokom vremena dok se vrtjela. Istraživači su sada pronašli prve dokaze o promjenama koje su se dogodile u posljednjih 20 godina u obliku unutarnje jezgre. Znakovi deformacije jezgre pojavili su se u valovima od potresa koji su bili dovoljno jaki da dosegnu središte Zemlje, prenosi CNN.
Istraživački tim upotrijebio je iste podatke o potresu za studiju iz 2024. kako bi razriješio dugogodišnju raspravu o rotaciji unutarnje jezgre. Otkrili su da se unutarnja jezgra nekada vrtjela brže od same Zemlje. Ali početkom oko 2010., vrtnja čvrste unutarnje jezgre se usporila. Sada se okreće unatrag, u odnosu na ostatak planeta.
Njihova nova studija, objavljena u ponedjeljak u časopisu Nature Geoscience, nadovezuje se na to otkriće, koristeći podatke o potresima prikupljene od 1991. do 2023. Prethodni rad naučnika na rotaciji jezgre pomogao im je u tumačenju varijacija u visini seizmičkih valova, definirajući ih kao pokazatelje promjena na površini unutarnje jezgre, rekao je dr. John Vidale, koautor prethodne studije i glavni autor nove studije.
"Možemo usporediti signale koje vidimo kada se unutarnja jezgra vrati u isti položaj kao što je bila u nekom drugom vremenu i vidjeti postoje li razlike koje se ne mogu objasniti rotacijom", rekao je Vidale, dekanov profesor nauke o Zemlji na Dornsife College of Letters, Arts and Sciences Univerziteta Južne Kalifornije, za CNN. Promjene oblika u jezgri mogle bi sadržavati tragove o silama duboko u Zemlji koje pokreću našu magnetosferu, nevidljivim linijama magnetske energije koje štite naš planet od sunčevog vremena i smrtonosnog zračenja, izvijestili su istraživači.
"Zemlja se razvija na geološkoj vremenskoj skali, tako da je promatranje promjena na godišnjoj vremenskoj skali uvijek intrigantno, jer poboljšava naše razumijevanje dinamike unutarnje jezgre", rekao je dr. Yoshi Miyazaki , izvanredni profesor na odjelu za Zemlju i planetarne nauke na Sveučilištu Rutgers u New Jerseyu.
“Prethodne studije već su raspravljale o tome kako se unutarnja rotacija jezgre promijenila tokom proteklog desetljeća, a ova studija uvodi novu perspektivu — nerotacijske promjene — dodajući još jednu dimenziju raspravi. Vjerujem da će ovo dodatno potaknuti ove rasprave,” rekao je Miyazaki, koji nije bio uključen u novo istraživanje, za CNN.
'Skoro naučna fantastika'
Od svih Zemljinih slojeva, unutarnja jezgra je najudaljenija i najudaljenija. Ova čvrsta kugla od željeza i nikla veličine je oko 70% Mjeseca, s polumjerom od približno 1221 kilometara.
Temperature u unutarnjoj jezgri su čak 5400 stepeni Celzija, a pritisci mogu doseći i do 365 gigapaskala (GPa) — više od 3 miliona puta više od prosječnog atmosferskog pritiska Zemlje na kopnu. Iako je izravno promatranje jezgre nemoguće, naučnici je proučavaju analizirajući promjene u veličini i obliku seizmičkih valova dok prolaze kroz jezgru.
Potresi stvaraju dvije vrste valova. Primarni valovi ili P valovi prvi su valovi koje stvara potres i pomiču tlo u istom smjeru u kojem se kreće val. Smični valovi ili S valovi sporiji su od P valova i pomiču tlo okomito na smjer vala.
Promjene amplitude u vrsti P vala koji prodire kroz jezgru — PKIKP valovi — upućuju na deformacije u najplićoj razini unutarnje jezgre, prema novoj studiji. Na granici gdje se čvrsta unutarnja jezgra susreće s tekućinom vanjske jezgre, površina sfere mogla bi biti podatnija nego na dubljim nivoima.
"Gotovo je naučna fantastika vizualizirati što se događa na površini unutarnje jezgre", rekao je Vidale. “To je mjesto koje se toliko razlikuje od našeg svakodnevnog života, s različitim vremenskim okvirima, različitim materijalima i nevjerovatnim silama. Pa ipak, možemo doći dolje i naučiti više o tome tako što ćemo samo pregledati neka od najnovijih opažanja.”
Kretanje poput klizišta
Naučnici su analizirali 168 uparenih valova uzrokovanih potresima na 42 lokacije u blizini otočja South Sandwich, lanca vulkanskih otoka u južnom Atlantskom oceanu. Praćenje brzine i smjera rotacije jezgre dalo je istraživačima način da otkriju promjene u obliku jezgre. Nakon što su saznali brzinu rotacije jezgre, mogli su modelirati njen položaj i zatim usporediti različite PKIKP valove koji su stigli do jezgre dok se ona okretala u istom mjestu.
Promjene amplitude u tim uparenim valovima tada bi se mogle pripisati promjenama oblika u jezgri, a ne promjenama rotacije, prema studiji. Međutim, kako bi ta deformacija unutarnje jezgre mogla izgledati, teže je odrediti.
“Možda topografija ide gore-dolje. Možda se ljušti poput klizišta,” rekao je Vidale. "Najvjerovatnije je da vanjska jezgra samo gura unutarnju jezgru i malo je pomiče."
Iako je samo jedna unutarnja lokacija u jezgri pokazala znakove deformacije između 2004. i 2008., moglo bi ih biti više koje tek treba otkriti, izvijestili su istraživači.
"Teško je znati gledamo li nenormalnu ili normalnu lokaciju", rekao je Vidale. "Ali jedna pretpostavka bi bila da se određena količina deformacije događa prilično često na mnogim mjestima."
Dok se Zemljina čvrsta unutarnja jezgra okreće, rastaljena vanjska jezgra se uzburkava i prska. Njihova interakcija generira magnetsku energiju, koja se odmotava i omotava naš planet u magnetosferu. Ali tekuća vanjska jezgra se skuplja. Milimetar po milimetar, unutarnja jezgra je isisala rastaljeni metal iz tekuće jezgre koja ju okružuje, rekao je Vidale. Vjerovatno su bile potrebne milijarde godina da se unutarnja jezgra ohladi i skrutne, a tokom sljedećih nekoliko milijardi godina, unutarnja jezgra nastavit će se hladiti, ispijajući kapljice tekućeg metala iz vanjske jezgre, sve dok cijela jezgra Zemlje ne postane čvrsta metalna kugla, dodao je.
"To će ubiti magnetsko polje", rekao je Vidale. "Tamo dolje više neće biti pokretnog željeza."
Međutim, takav događaj je milijardama godina u našoj budućnosti. I prije nego što se to dogodi, Zemlja će vjerovatno biti izbrisana jer se naše Sunce proširi u crvenog diva i proguta unutrašnje planete Sunčevog sistema, rekao je Vidale. Do tada, naučnici bi trebali imati dovoljno vremena da istraže neviđeno djelovanje u srcu našeg planeta i otkriju što Zemljino unutarnje okretanje, miješanje i mijenjanje oblika može donijeti planetu.
"Što se tiče utjecaja na život, kao što je spomenuto u uvodu rada, rast unutarnje jezgre igra ključnu ulogu u stvaranju Zemljinog magnetskog polja, koje nas štiti od štetnog sunčevog zračenja", rekao je Miyazaki. "Dok je izravna veza između života na Zemljinoj površini i ICB-a (unutarnje-vanjske granice jezgre) i dalje daleka, ono što se događa u ICB-u još uvijek ima neke implikacije na dugoročnu evoluciju Zemlje."
