После разрушительных землетрясений в Турции и Сирии мы с куда большим интересом, а порой и трепетным ужасом, всматриваемся в то, что происходит в глубинах родной планеты. Со школьной скамьи мы привыкли считать, что она состоит из четырёх слоев: коры, мантии, жидкого внешнего ядра и твёрдого внутреннего. Но оказывается, этот список неполон. Недавнее открытие австралийских учёных добавляет в него ещё одну, ранее неизвестную структуру.
То, что не ощущает человек, чувствуют приборы
Мы боимся землетрясений, и это понятно. Зачастую они несут разрушения и гибель тысяч людей. Но, с другой стороны, каждое сейсмическое событие, тем более крупное, пополняет научную статистику, даёт учёным новые знания и информацию о том, что происходит в недрах Земли — как в целом, так и в её отдельных районах.
За год на планете фиксируются десятки тысяч землетрясений. Большинство из них настолько слабы, что люди их попросту не ощущают. Зато их ощущают научные приборы. Сверхчувствительная аппаратура регистрирует не только толчки, но и возникающие после них сейсмические волны — их энергию, параметры, направление движения и пр.
В своё время именно сейсмические волны помогли сделать открытие, что у Земли есть жидкое внешнее ядро, расположенное между мантией и твёрдым внутренним ядром. Дело в том, что эти волны бывают продольными и поперечными, но поперечные не способны проходить через жидкости. Когда учёные заметили, что поперечные сейсмические волны теряются где-то в глубинах Земли, не отражаясь (в отличие от продольных) от её ядра, они пришли к выводу, что у этого ядра есть жидкая составляющая. Иначе говоря, оно состоит из двух слоёв.
Благодаря сейсмическим волнам сделано и недавнее сенсационное открытие китайских учёных — что внутреннее ядро Земли, возможно, остановилось, а затем начало вращаться в противоположном направлении. Ещё в 1990-е годы американский геофизик Пол Ричардс и китаец Сяодун Сун обратили внимание, что на протяжении 30 лет сейсмическим волнам, возникающим после мощных землетрясений, требовалось разное время, чтобы достичь ядра Земли, отразиться от него и вернуться к поверхности. Расчёты показали, что скорость вращения внутреннего ядра отличается от скорости вращения мантии и коры: ядро опережало остальную часть планеты на 0,1° в год.
Затем китаец Сяодун Сун с коллегой и соотечественником И Яном продолжил исследования волн, возникающих после землетрясений. Изучались данные, полученные в разные годы ХХ и ХХI веков сейсмическими станциями на Аляске, в Казахстане и Индонезии, на Курильских и Южных Сандвичевых островах. Сопоставив время отражения волн от твёрдого ядра Земли, геофизики обнаружили, что оно замедлилось. Исследователи предположили, что это цикличный процесс, занимающий около 70 лет.
«Оно выглядело бы сияющим, как звезда»
И вот новое открытие учёных, на этот раз — австралийских. У него, правда, тоже есть предыстория. Ещё 20 лет назад международная группа геофизиков под руководством всё того же Сяодуна Суна выдвинула гипотезу, что в твёрдом ядре Земли может быть заключена ещё одна металлическая сфера. На это указывали странности в картине распространения сейсмических волн. Однако в то время не хватало научных данных. Теперь же по всему миру развёрнута сеть сейсмических станций и налажен глобальный мониторинг, благодаря чему удалось получить новые сведения и представить доказательства этой гипотезы.
Исследователи из Австралийского национального университета анализировали поведение сейсмических волн от двух сотен землетрясений магнитудой выше 6, произошедших в последнее десятилетие. Их заинтересовали так называемые Р-волны (продольные), идущие под углом 50° к оси вращения Земли. Оказалось, что они двигались на 4% медленнее, чем сходные волны под другими углами.
Это явление, по мнению учёных, объясняется тем, что в центре твёрдого ядра планеты находится ещё одно — так сказать, «ядро ядра». Его диаметр вдвое меньше (около 1300 километров), а состоит оно из железа с небольшими примесями никеля. Температуры там поистине адские — 5500—6000°C, но давление настолько велико, что оно не позволяет металлу плавиться. По сути, «ядро ядра» — это гигантский раскалённый твёрдый шар из сплава железа и никеля.
«Мне нравится думать о внутреннем ядре как о планете внутри планеты, — говорит руководитель профессор Австралийского национального университета, сейсмолог Хрвое Ткальчич. — И в самом деле, это твёрдый шар размером примерно с Плутон и лишь немногим меньше Луны. А если мы бы каким-то образом смогли демонтировать Землю, удалив её мантию и жидкое внешнее ядро, то внутреннее ядро выглядело бы сияющим, как звезда. Ведь его температура соответствует температуре на поверхности Солнца!»
Учёные подчёркивают, что знания о строении недр Земли и, в частности, её ядра чрезвычайно важны. Они необходимы для понимания эволюции планет Солнечной системы. Ведь вести детальные сейсмические наблюдения учёные могут только на родной Земле. О том, что происходит в глубинах, например, Марса, остаётся только гадать. И новые данные об устройстве земного ядра будут весьма кстати.