Наука Внутреннее ядро Земли одновременно плавится и замерзает из-за циркуляции тепла в вышележащей твердой мантии, говорится в новом исследовании Университета Лидс.
Эти выводы помогут нам понять, как формируется внутреннее ядро, и каким образом внешнее ядро служит геогенератором, который генерирует магнитное поле нашей планеты.
Происхождение магнитного поля земли остается загадкой для ученых, утверждает соавтор исследования доктор Джон Маунд (Dr Jon Mound) из Университета Лидс. Ученые не могут просто пойти и взять образцы из центра Земли, и им приходится полагаться на измерения, сделанные на поверхности и на компьютерные модели, чтобы выяснить, что же происходит в ядре.
Новая модель достаточно просто объясняет те измерения, над которыми ученые ломают голову вот уже много лет. Она наводит на мысль о том, что вся динамика ядра Земли тем или иным образом связана с тектоникой плит, что не так очевидно с поверхности Земли.
Если модель подтвердиться, то это станет большим шагом в понимании того, как формируется внутреннее ядро и как оно генерирует магнитное поле.
Внутреннее ядро Земли - это шар из твердого железа, размером примерно с Луну. Этот шар окружен динамичным внешним ядром жидкого железоникелевого сплава и некоторыми другими более легкими элементами, очень вязкой мантией и твердой корой, которая формирует поверхность, и где мы живем.
За миллиарды лет, Земля остыла изнутри, вызывая частичное замораживание и затвердевание ядра расплавленного железа. Внутреннее ядро растет со скоростью около 1 мм в год по мере того, как кристаллы железа замерзают и формируют твердую массу.
Тепло выделяемое по мере того, как ядро остывает, переходит от ядра к мантии земной коры путем процесса известного как конвекция. Также как и в случае с кипящей водой в кастрюле на плите, конвекционные потоки передвигают теплую мантию к поверхности и обратно посылают охлажденную мантию к коре. Это высвобождающееся тепло приводит в действие геогенератор и, в сочетании с вращением Земли, генерирует магнитное поле.
Ученые недавно начали понимать, что внутреннее ядро может плавиться и замерзать, но существовало много споров по поводу того, как это возможно, когда происходит общее глубокое охлаждение Земли.
Сейчас ученые полагают, что они разгадали эту загадку. Используя компьютерную модель конвекции внешнего ядра, вместе с сейсмологическими данными, они показали, что тепло, переходящее на границе ядра и мантии, изменяется в зависимости от структуры вышележащей мантии. В некоторых регионах, различие достаточно сильное, чтобы вытолкнуть тепло от мантии обратно к коре, что вызывает локализованное плавление.
Модель показывает, что под сейсмически активными районами вокруг "Огненного кольца" в Тихом Океане, где тектонические плиты проходят субдукцию (пододвигание одной тектонической плиты под другую), холодные остатки океанических плит в нижней части мантии притягивают много тепла из ядра. Это дополнительное охлаждение мантии генерирует потоки холодного материала, которое проходит внешнее ядро и замерзает во внешнем ядре.
С другой стороны в двух больших регионах под Африкой и Тихим океаном, где нижняя мантия горячее средних показателей, меньше тепла идет из ядра. Внешнее ядро под этими областями может стать достаточно теплым, чтобы обратно расплавить твердое внутреннее ядро.
Эта модель может объяснить сейсмические аномалии, которые были обнаружены в прошлых исследованиях, и в которых предполагалось, что существует плотный слой жидкости, окружающий внутреннее ядро. Также это может объяснить, почему сейсмические волны от землетрясений перемещаются быстрее через некоторые части ядра.
