Университет Южной Калифорнии
Внутренние слои Земли, включая мантию, внешнее ядро и внутреннее ядро. Новые исследования показывают, что внутреннее ядро претерпевает структурную трансформацию, вероятно, вызванную возмущением внешнего ядра. Кредит: USC Graphic/Edward Sotelo
Поверхность внутреннего ядра Земли может меняться, как показало новое исследование ученых из Южно-Калифорнийского университета, которые обнаружили структурные изменения вблизи центра планеты и опубликовали результаты в журнале Nature Geoscience .
Изменения внутреннего ядра долгое время были темой для дискуссий ученых. Однако большинство исследований было сосредоточено на оценке вращения. Джон Видейл, декан-профессор наук о Земле в USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences и главный исследователь исследования, сказал, что исследователи «не ставили перед собой задачу определить физическую природу внутреннего ядра».
«То, что мы в итоге обнаружили, является доказательством того, что близлежащая поверхность внутреннего ядра Земли претерпевает структурные изменения», — сказал Видейл. Открытие проливает свет на роль топографической активности в изменениях вращения внутреннего ядра, которые в кратчайшие сроки изменили продолжительность дня и могут быть связаны с продолжающимся замедлением внутреннего ядра.
Переосмысление внутреннего ядра
Расположенное на глубине 3000 миль под поверхностью Земли, внутреннее ядро удерживается гравитацией внутри расплавленного жидкого внешнего ядра. До сих пор внутреннее ядро широко рассматривалось как твердая сфера.
Первоначальной целью ученых USC было дальнейшее картирование замедления внутреннего ядра . «Но когда я анализировал сейсмограммы за несколько десятилетий, один набор данных сейсмических волн странно выделялся среди остальных», — сказал Видейл. «Позже я понял, что смотрю на доказательства того, что внутреннее ядро не является твердым».
В исследовании использовались данные о форме сейсмических волн, включая 121 повторяющееся землетрясение из 42 мест вблизи Южных Сандвичевых островов Антарктиды, произошедшее в период с 1991 по 2024 год, чтобы дать представление о том, что происходит во внутреннем ядре. Когда исследователи анализировали формы волн с приемных станций, расположенных недалеко от Фэрбанкса (Аляска) и Йеллоунайфа (Канада), один из наборов данных сейсмических волн с последней станции включал нетипичные свойства, которые группа никогда раньше не видела.
«Сначала набор данных меня смутил», — сказал Видейл. Только когда его исследовательская группа улучшила технику разрешения, стало ясно, что сейсмические формы волн представляют собой дополнительную физическую активность внутреннего ядра.
Деформированное внутреннее ядро
Физическая активность лучше всего объясняется временными изменениями формы внутреннего ядра. Новое исследование показывает, что близлежащая поверхность внутреннего ядра может подвергаться вязкой деформации, изменяя свою форму и смещаясь на мелководной границе внутреннего ядра.
Самая очевидная причина структурных изменений — взаимодействие между внутренним и внешним ядром. «Расплавленное внешнее ядро, как широко известно, является турбулентным, но его турбулентность не наблюдалась для нарушения соседнего внутреннего ядра в масштабах человеческого времени», — сказал Видейл. «То, что мы наблюдаем в этом исследовании впервые, — это, вероятно, внешнее ядро, нарушающее внутреннее ядро».
Видейл сказал, что это открытие открывает дверь к раскрытию ранее скрытой динамики глубоко внутри ядра Земли и может привести к лучшему пониманию теплового и магнитного поля Земли.
Дополнительная информация: Джон Видейл, Годовая изменчивость скорости вращения и поверхности внутреннего ядра Земли, Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01642-2 . www.nature.com/articles/s41561-025-01642-2
Информация о журнале: Nature Geoscience
Предоставлено Университетом Южной Калифорнии