Ядро Земли меняется. Что это значит для нас?

Примечание редактора: Дон Линкольн — старший научный сотрудник Национальной ускорительной лаборатории Ферми. Он является автором нескольких научных книг, в том числе своей новой книги «Неоконченная мечта Эйнштейна: практический прогресс на пути к теории всего». Он также выпускает серию научно-образовательных видеороликов. Подпишитесь на него в Facebook. Мнения, выраженные в этом комментарии, являются его собственными. Посмотреть больше мнений на CNN.

Если о человеке говорят, что он приземлен, это означает, что он разумен и стабилен — твердые личности, на которых можно положиться, чтобы дать осторожное и взвешенное мнение. Само значение этого термина исходит из твердости и устойчивости земли, по которой мы ходим. Однако недавние сообщения в средствах массовой информации нарисовали иную картину того, что происходит под землей — ту, в которой ядро Земли совершает очень удивительные и неожиданные вещи.

В недавней статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience, описывается изменение движения земного ядра, и вместе с этой новостью появилось множество заголовков, некоторые из которых утверждают, что земное ядро перестало вращаться.

Но эта интерпретация на самом деле вводит в заблуждение. Ядро Земли не останавливается в буквальном смысле; однако он меняется.

Земля не сплошной шар; он состоит из нескольких слоев. Существует самое внутреннее ядро, которое представляет собой твердую сферу размером примерно с планету Марс. Его окружает внешнее ядро, представляющее собой жидкую породу. Следующий слой — это мантия, по консистенции напоминающая ириску. Наконец, есть кора, самый внешний слой — место, где мы живем.

Если бы Земля была твердым шаром, каждый слой вращался бы синхронно, совершая один оборот в день. Однако из-за слоистой структуры ядро Земли может вращаться с несколько иной скоростью, чем поверхность и другие слои. А в 1990-х годах исследователи использовали геологические данные, полученные за несколько предыдущих десятилетий, чтобы показать, что ядро Земли вращается немного быстрее, чем остальная часть Земли. Разница крошечная — примерно на 1° в год быстрее, чем поверхность Земли.

Это недавнее исследование показало, что вращение ядра замедляется. Он не останавливается, а теперь вращается с той же скоростью, что и Земля. Кроме того, похоже, что ядро может замедляться, так что в конечном итоге оно будет вращаться немного медленнее, чем Земля. Это интересно с научной точки зрения, но гораздо менее драматично, чем предполагалось в некоторых заголовках.

Исследователи видели это периодическое изменение скорости вращения земного ядра раньше, и они до сих пор спорят о скорости, с которой это происходит, причем одни предполагают 70-летний цикл, а другие предполагают гораздо более быстрый.

Для геологов это увлекательный материал. Радиус Земли составляет всего 4000 миль, а самый глубокий колодец, который когда-либо выкапывали, имеет глубину чуть более 7,5 миль. Кора под континентами Земли может иметь глубину около 40 миль, хотя кора под океанами может быть намного тоньше. Выяснение структуры Земли требует косвенных методов, включая изучение того, как быстро волны от землетрясений проходят через Землю, или изучение богатой сокровищницы данных о том, как звук от ядерных взрывов проходит через Землю. За некоторыми исключениями, ядерные испытания прекратились в середине 1990-х годов.

Если оставить в стороне громкие заголовки, это недавнее исследование подтверждает более ранние результаты, показывающие, что вращение внутреннего ядра меняется со временем, и помогает геологам выяснить механизм, посредством которого происходят эти изменения. Что волнует геологов, так это взаимодействие между гравитационными и магнитными силами внутри Земли, которые ускоряют и замедляют вращение ядра.

Однако здесь можно извлечь гораздо более важный урок: ученые способны проводить чрезвычайно точные измерения того, что происходит под поверхностью Земли. Это большое дело — в конце концов, это единственная планета, которая у нас есть. То, что происходит под землей, имеет огромные потенциальные последствия для человечества.

Рассмотрим супервулкан, дремлющий под Йеллоустонским национальным парком. Каждые полмиллиона лет или около того (иногда дольше) Йеллоустоун превращается в вулкан, который выбрасывает в атмосферу в сотни или тысячи раз больше пепла, чем извержение вулкана Сент-Хеленс в 1980 году. В то время как некоторые беспокоятся, что, возможно, Йеллоустонский супервулкан готов к новому извержению, недавние исследования развеяли опасения по поводу того, что опасность неизбежна. Однако, учитывая масштабы ущерба, который может нанести такое извержение, крайне важно, чтобы геологи продолжали следить за происходящим.

И многое другое происходит под поверхностью Земли. Магнитное поле Земли направляет корабли в море и заблудших туристов в безопасное место. Легко поверить, что привычный компас будет работать всегда, однако геологи доказали, что магнитное поле Земли непостоянно. Действительно, каждые несколько сотен тысяч лет поле переворачивается, и магнитный юг становится севером, и наоборот.

И хотя переворот, вероятно, не является неизбежным, положение магнитного севера меняется даже в масштабах человеческого времени. В начале 1900-х он располагался на севере Канады, однако переместился в Северный Ледовитый океан и теперь приближается к Сибири.

Узнав больше о внутренней работе Земли, ученые смогут помочь человечеству подготовиться к значительным изменениям в магнитном поле Земли. Если бы это произошло, нам пришлось бы заменить все инструменты, использующие компасы для навигации.

У нас есть только одна планета, и то, что происходит внутри нее, может повлиять на всех нас. Крайне важно, чтобы геологи продолжали изучать то, что происходит внутри нашего земного шара, и это недавнее измерение изменений во вращении ядра Земли дает нам некоторое утешение в том, что мы идем в ногу со временем.

И… давай, признайся… это довольно круто.