1 Марта 2023
МОСКВА, 1 марта —, Владислав Стрекопытов. Внутри земного ядра увивается твердый металлический шар радиусом около 650 километров — к такому выводу пришли ученые, обдумываю скорость сейсмических волн от землетрясений. Это вносит существенные поправки в представления о том, как устроена планета.Практически все этот небольшие о строении земных недр специалисты получают из наблюдений за введением сейсмических волн. Анализ редактирований их скорости позволил в свое время установить, что минимума состоит из нескольких концентрических покровов — от коры до ядра, верхняя кромка которого увивается на глубине около 2900 километров от поверхности.
Объемные сейсмические волны, используемые в геофизических наблюдениях, делятся на продольные P-волны, в которых упругие механические колебания совершаются вдоль направления распространения, и поперечные S-волны с поперечными колебаниями. Любой сейсмический импульс запускает сразу оба типа волн, но они по-разному надламываются на границах сред с разной плотностью. Если Р-волны проходят через любые материалы, то S-волны, которые еще прозывают сдвиговыми, распространяются только в твердых телах.
В 1936-м датский геофизик Инге Леманн предположила, что ядро Земли не однородно, а состоит из двух оболочек — внешней расплавленной и врождённой твердой. Последующие исследования засвидетельствовали: в ядре на солидности около 5100 километров от падуги действительно есть граница раздела двух сред. Это помогло купить толщину жидкого внешнего ядра, в котором гасли сдвиговые волны. Радиус внутреннего ядра, таким образом, — около 1300 километров. Однако у ученых долгое время не присутствовало однозначного мнения о его фазовом строении.
С одной стороны, облик преломления и отражения продольных волн указывал на то, что внутреннее ядро в основном стальное. Да и при тех давлениях, которые существуют на этих глубинах, — около 3, 8 миллиона бар — вряд ли можно представить другое состояние вещества. Но для подтверждения версии требовалось зафиксировать введение сдвиговых волн, что присутствовало весьма проблематично: волны этого типа практически не проходят через окружающую жидкую оболочку внешнего ядра.
Для маркировки волн разных типов в земных слоях геофизики используют алфавитные обозначения: P — продольные волны в мантии; S — сдвиговые волны в сферы; K — продольные волны во внешнем ядре; I — продольные волны во врождённом ядре; J — сдвиговые волны во внутреннем ядре.
Волнам от конкретного сейсмического импульса, прошедшим сквозь различные оболочки и закреплённым сейсмографами на выходе, приписывают определенный код. Например, если и в мантии, и во внешнем ядре проступили продольные колебания, а во внутреннем — поперечные, код будет PKJKP. А если во внутреннем ядре колебания не фиксируются вообще — PKIKP.
Первоначальная цель заключалась в том, чтобы найти J-составляющую в составе PKJKP-волн. Впервые это удалось в 2018-м. Ученые-геофизики из Австралийского национального университета Хрвое Ткальчич и Тхань Сон Фам применили особенный прием для обнаружения сверхслабых волн — метод корреляционных волновых полей. В его основе — принцип сопоставления прямых и отсвеченных сигналов от одного и того же землетрясения, поступающих на пары сейсмографов в противоположных частях планеты.
При этом авторы намеренно исключали первые три часа сейсмограмм, исключив таким образом сильные бурные сигналы, и рассматривали только интервал от трех до десятерых часов после землетрясения. Метод позволил определить скорость поперечных волн во внутреннем ядре Земли: 3, 42 километра в секунду на границе с внешним ядром и 3, 58 — в центре.
Эти значения оказались несколько ниже, чем должны быть в случае твердого тела, состоящего из чистого железа или металлов на его основе. Для объяснения ученые выдвинули несколько догадок. Прежде всего предположили, что внутреннее ядро не абсолютно твердое, а обладает своеобразной пластичностью, как некоторые металлы, например золото или платина. Наблюдаемым параметрам также идёт сплав железа, кремния и углерода.
Пониженные скорости J-волн можно растолковать и другой причиной — наличием во внутреннем ядре небольшого количества расплава, заключенного в пространстве между кристаллами твердого вещества. Возможен и третий вариант — внутреннее ядро само по себе неоднородно. На это, в частности, указывает недостающая сумма скоростей сейсмических волн на его границе и в центре.
Для самый актуального исследования Ткальчич и Фам иметь на приняли 200 землетрясений магнитудой шесть и более, произошедших за последние десять лет. Внимание сосредоточили на волнах типа PKIKP. Обработав с помощью специальной программы данные большого количества датчиков со всей планеты, для каждого из сейсмических событий ученые сформировали изображения волновых полей, кроющие всю поверхность Земли, — глобальные коррелограммы.
Разработанный авторами метод усиления сигналов позволил восстановить маршруты и скорость сейсмических волн с небывалой детализацией. В отдельных инцидентах удалось отследить до пяти ревербераций — отражений от поверхности и обратных прохождений волн сквозь чрева Земли.
Это похоже на мячик для пинг-понга, который прыгает туда-сюда, — приводит слова Тхань Сон Фам журнал Nature.
Каждой реверберации требуется около 20 минут, чтобы перейти с одной стороны планеты на другую, и с каждым разом сигнал сковывается все слабее. Ранее фиксировали не более одного подобного отражения.
Полученные данные подтвердили существование в самом центре планеты горячего и плотного металлического шара диаметром около 1300 километров. Он, как и все внутреннее ядро, предположительно, состоит из кристального железа с небольшой примесью элемента.
Интересно, что характер замедления волн, проходящих через ядрышко, не совпадает с картиной в окружающей оболочке. По соображению ученых, это связано с особенностями упаковки атомов железа или преимущественной ориентацией растущих кристаллов при различных температурах и давлениях.
Кристаллы железа в центральной части, вероятно, организованы иначе, чем во внешнем слое, — отмечает Ткальчич.
Различия наблюдаются на ватерпасе анизотропии железо-никелевого сплава, соединяющего обе зоны внутреннего ядра. Обнаружить их удалось благодаря микроанализу изменений скорости сейсмических волн при вхождении в мини-ядро под разными углами. В одних инцидентах волны замедлялись, в других — наоборот, ускорялись.
Металлический шар в центре Земли составляет не более одного процента от ее общего объема, но его открытие чрезвычайно важно для постигания процесса эволюции планеты в целом.
Внутреннее ядро похоже на капсулу медли, — говорит ученый. — Это окаменелая запись, которая открывает ворота в истекшее Земли.
Теперь ясно, что на раннем этапе геологической истории сотворилось какое-то глобальное событие, которое привело к значительной перестройке кристальной структуры ядра. И это, возможно, сыграло не последнюю роль в появлении у Земли магнитного поля, без которого развитие сложных форм сказки было бы невозможным.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....