Jądro Ziemi jest inne niż sądziliśmy

Wewnętrzne jądro Ziemi w ciągu ostatnich 20 lat mogło zmienić kształt – poinformowało „Nature Geoscience”. Do tej pory naukowcy sądzili, że jest ono stałe. Zaobserwowane odkształcenia są prawdopodobnie są wynikiem zakłóceń w jądrze zewnętrznym.

Nieznana wcześniej aktywność sejsmiczna

.Jądro Ziemi, czyli najgłębiej położona część naszej planety, składa się z jądra wewnętrznego i zewnętrznego. To pierwsze określa się jako kulę z metalu o charakterze ciała stałego, jednolitą, sztywną i niezmienną. Jądro zewnętrzne jest zaś ciekłe i to ono, dzięki grawitacji i różnicom gęstości, odpowiada za utrzymywane w miejscu jądra wewnętrznego.

Nowe badanie naukowców z Uniwersytetu Południowej Kalifornii (USC) podważyło ten pogląd.

Na łamach „Nature Geoscience” grupa prof. Johna Vidale’a odkryła dowody na to, że powierzchnia wewnętrznego jądra Ziemi może przechodzić zmiany strukturalne. Zdaniem naukowców zmiany w kształcie jądra wewnętrznego mogą oddziaływać na jego rotację, która – jak wcześniej wykazano – subtelnie modyfikuje długość dnia na Ziemi. Efekt ten jest jednak tak niewielki, że pozostaje niezauważalny w codziennym życiu.

Początkowo badacze z USC zamierzali zbadać jedynie obserwowane już od jakiegoś czasu spowolnienie rotacji jądra wewnętrznego. Jednak w trakcie analizy sejsmogramów z ostatnich kilkudziesięciu lat natrafili na nietypowy zestaw danych.

„Jeden zbiór fal sejsmicznych znacząco różnił się od pozostałych. I dopiero po jakimś czasie zdałem sobie sprawę, że patrzę na dowody sugerujące, iż jądro Ziemi nie jest w pełni stałe” – powiedział prof. Vidale.

On i jego współpracownicy wykorzystali dane sejsmiczne pochodzące z 121 trzęsień ziemi w pobliżu wysp Sandwich Południowy na Atlantyku, do których doszło w latach 1991–2024. Analizowali fale odbierane przez stacje sejsmiczne w Fairbanks na Alasce oraz Yellowknife w Kanadzie. To właśnie dane z tej drugiej lokalizacji ujawniły niezwykłe właściwości fal, których naukowcy nigdy wcześniej nie zaobserwowali.

„Na początku te dane mnie zdezorientowały” – przyznał prof. Vidale. Dopiero gdy jego zespół udoskonalił technikę analizy, stało się jasne, że przebiegi fal wskazują na dodatkową aktywność fizyczną w jądrze wewnętrznym.

Jak zachowuje się jądro ziemi?

.Zdaniem naukowców oznacza to, że powierzchnia jądra wewnętrznego – wbrew dotychczasowym sugestiom – może okresowo zmieniać swój kształt. Nie jest to całkowita przebudowa, ale subtelne deformacje, które pojawiają się i zanikają. Najlepszym wyjaśnieniem tego zjawiska jest fakt, że powierzchnia jądra wewnętrznego nie jest całkowicie sztywna Najbardziej prawdopodobną przyczyną odkształceń są interakcje między jądrem wewnętrznym a jądrem zewnętrznym.

„Powszechnie wiadomo, że stopione jądro zewnętrzne jest turbulentne (ruch płynnego metalu jest chaotyczny i nieregularny), ale nigdy dotąd nie zaobserwowano, by te turbulencje wpływały na sąsiadujące jądro wewnętrzne w skali czasu, którą możemy uchwycić. Po raz pierwszy zaobserwowaliśmy dowody na to, że jądro zewnętrzne może jednak zakłócać wewnętrzne” – wyjaśnił prof. Vidale.

Jak dodał, odkrycie to otwiera drogę do lepszego poznania wcześniej nieznanej dynamiki zachodzącej w głębi Ziemi. Może również pomóc w zrozumieniu procesów związanych z polem magnetycznym i termicznym naszej planety.

Jednocześnie autor publikacji przestrzegł, aby wyniki badań interpretować z ostrożnością i unikać pochopnych wniosków. „Nadal istnieje wiele niewiadomych. Nie możemy być w 100 proc. pewni, że nasza interpretacja tych zmian jest całkowicie trafna” – podsumował. Zwrócił także uwagę, że nauka nieustannie się rozwija, a granice wiedzy wciąż przesuwają. „Jak wielu innych badaczy, ja również w przeszłości się myliłem” – przyznał. 

Jak rodzą się gwiazdy?

.Kluczowe w procesie narodzin gwiazdy są mgławice. Jest to obłok pyłu i gazu, w którym dochodzi do formowania się gwiazd. We wczesnych fazach gaz pozostaje praktycznie niewzbudzony i zauważalny jedynie w podczerwieni. Gwiazdy dzięki kolapsowi grawitacyjnemu narodziły się z materii i powoli ją rozdmuchują, emitując specyficzną formę wiatru. Tracą materię, która odsuwa od nich gaz.

Mgławica M16 w gwiazdozbiorze Orła ma pyłowe kolumny („kolumny stworzenia”), które są miejscem powstawania gwiazd. Możemy wykonywać zdjęcia najdrobniejszych szczegółów takich mgławic i w skali roku obserwować zmiany, które w niej zachodzą. Najczęściej obrazy takiego procesu obserwujemy w świetle widzialnym, jednak astronomowie mają do badania znacznie większą paletę promieniowania elektromagnetycznego. Jednym z odcieni tej palety jest podczerwień. Za jej sprawą możemy przeniknąć przez wszystkie struktury pyłowe, co pozwala nam na dokładniejsze obserwowanie obszarów narodzin gwiazd.

W fazie typu T Tauri początkowo materia krąży po orbicie nowo narodzonej gwiazdy. Silne pole magnetyczne prowadzi do spadania materii na powierzchnię gwiazdy, co powoduje emisję bardzo silnego promieniowania rentgenowskiego. Taka gwiazda nie byłaby przyjazna dla planet, które znalazłyby się zbyt blisko.

W jądrze gwiazdy promieniowanie jest ekstremalnie energetyczne i charakteryzuje się bardzo silnym natężeniem. W pewnym momencie życia gwiazdy okazuje się, że samo świecenie nie wystarcza na transport energii z jądra w kierunku jej powierzchni. Na tym etapie pojawia się konwekcja. Możemy wyobrazić sobie to na przykładzie. Podgrzewając garnek z wodą, możemy zaobserwować komórki konwekcyjne – bąble, które nieustannie mieszają się ze sobą. Gdyby konwekcja nie następowała, dno garnka by się przypaliło, bo samo przewodnictwo ciepła nie dałoby rady odprowadzić energii.

Konwekcja występuje także w gwieździe. Samo przewodnictwo za pośrednictwem promieniowania nie jest w stanie przemieszczać ogromnej energii, której dostarczają reakcje termojądrowe. Gaz zaczyna wykonywać ruchy okrężne. Na dole jest gorętszy, wznosi się, oddając swoją energię na powierzchni gwiazdy, a następnie ochłodzony opada. Gwiazda posiada więc dwie wyraźne warstwy: promienistą, gdzie zachodzą produkcja i przenoszenie energii, a także konwektywną.

Artykuł opublikowany na łamach Wszystko co Najważniejsze: https://wszystkoconajwazniejsze.pl/piotr-kolaczek-szymanski-jestesmy-dziecmi-gwiazd/

PAP/WszystkocoNajważniejsze/MB