Wewnątrz jądra Ziemi znajduje się tajemnicza struktura w kształcie pączka. Odkryto ją dzięki trzęsieniom ziemi

W tym artykule:

1. Z jakich warstw składa się Ziemia
2. Tajemnicza struktura: jak ją wykryto
3. Co wiemy o nowej strukturze?
4. Pole magnetyczne Ziemi

Odkryta struktura znajduje się na niskich szerokościach geograficznych i jest położona równolegle do płaszczyzny równika. Ma kształt torusa – czyli, w uproszczeniu, pączka z dziurką. Na jej trop wpadli sejsmolodzy z The Australian National University (ANU). Umiejscawiają ją w górnej części zewnętrznego jądra Ziemi, w okolicach, gdzie styka się ono z płaszczem.

Z jakich warstw składa się Ziemia

Ile dzieli nas od środka Ziemi? To zależy od tego, gdzie się znajdujemy, ponieważ nasza planeta nie ma kształtu idealnej kuli. Jest lekko spłaszczona. To powoduje, że z równika do samego środka globu mamy 6378 km. Natomiast z bieguna dystans jest o kilkanaście kilometrów krótszy (i wynosi 6357 km).

Tylko ok. 12 km z tego dystansu udało się zbadać bezpośrednio. Głębiej ciągle nie potrafimy się wkopać, dlatego badania wnętrza Ziemi to domena sejsmologów. Mierzą oni prędkości, z jakimi fale sejsmiczne – powstałe w wyniku trzęsień ziemi – przechodzą przez naszą planetę. Te prędkości zmieniają się w zależności od tego, przez jaki materiał przenikają fale. Pozwoliło to ustalić, że Ziemia składa się z kilku zasadniczo różniących się od siebie warstw.

Pod cienką skorupą – po której stąpamy – znajduje się ok. 2,9 tys. km płaszcza. Jeszcze głębiej, po minięciu jego granicy, znajduje się dwuwarstwowe jądro. Zewnętrza część jądra to płynny ocean rozgrzanego niklu i żelaza. Ma on 2 tys. km grubości. Obraca się wraz z Ziemią i – jak dynamo – generuje pole magnetyczne. Pod nim leży twarde jądro wewnętrzne, najprawdopodobniej zbudowane głównie z żelaza.

Tajemnicza struktura: jak ją wykryto

Powyższy opis jest niekompletny. Dlaczego? Ponieważ naukowcy cały czas badają i odkrywają nowe części składowe poszczególnych warstw Ziemi. W latach 80. XX w. wpadli np. na trop dwóch superpióropuszy, zwanych formalnie wielkimi prowincjami obniżonej prędkości fal poprzecznych (ang. Large Low Shear Velocity Provinces, LLSVP). Jeden znajduje się pod kontynentem afrykańskim, drugi pod Pacyfikiem. Do dzisiaj są intensywnie badane przez naukowców.

Nowoodkryta struktura znajduje się zaś jeszcze głębiej. Australijscy naukowcy wytropili ją poniżej granicy oddzielającej płaszcz od zewnętrznego jądra. Znów pomogły trzęsienia ziemi i generowane przez nie fale sejsmiczne. Tym razem jednak badacze nie analizowali sygnałów powstałych w pierwszej godzinie po trzęsieniu, tylko podobieństwa między falami pogłosowymi przechodzącymi przez jądro w dłuższym czasie po dużych trzęsieniach.

W środku Ziemi znajdują się dwie zagadkowe struktury gigantycznych wielkości. Jedna z nich zmienia kształt!

Nasza planeta kryje wiele zagadek. Dwie z nich znajdują się dosłownie pod naszymi stopami. To nieznane struktury, które stanowią część płaszcza Ziemi. Nie wiadomo, jak powstały ani czym s...

Co wiemy o nowej strukturze?

Czego dowiedzieliśmy się dzięki temu odkryciu? Analiza fal wykazała, że w pewnym momencie, przechodząc przez jądro, zwalniają. To spowolnienie zachodzi na obszarze o kształcie torusa. Badacze nie wyznaczyli jego dokładnych rozmiarów, jednak przypuszczają, że struktura sięga kilkuset kilometrów w głąb zewnętrznego jądra.

Jej obecność rzuca nowe światło na skład chemiczny jądra. Choć wiadomo, że zewnętrzne jądro Ziemi składa się głównie z żelaza i niklu, może zawierać również znaczące domieszki innych, lżejszych pierwiastków. Mogą to być krzem, siarka, tlen, wodór lub węgiel.

– Niska prędkość w ciekłym jądrze oznacza, że w tych obszarach występuje wysokie stężenie lekkich pierwiastków chemicznych – mówi Hrvoje Tkalčić, geofizyk i współautor badań. – To one mogą powodować spowolnienie fal sejsmicznych. Te lekkie pierwiastki, wraz z różnicami temperatur, sprawiają, że materia ciekłego jądra się porusza – dodaje.

Pole magnetyczne Ziemi

Ruch ten ma zasadnicze znaczenie dla naszego istnienia. Dzięki niemu bowiem powstaje pole magnetyczne, które chroni całą planetę przed wiatrem słonecznym. Zewnętrzne jądro Ziemi działa jak wspomniane dynamo – i to jest wyjątkowa cecha naszej planety. Innym globom jej brakuje, co skłania badaczy do dociekania, dlaczego to właśnie Ziemia jest zbudowana tak, a nie inaczej.

– Dynamika pola magnetycznego Ziemi jest obszarem dużego zainteresowania społeczności naukowej. Dlatego nasze wyniki promują dalsze badania pola magnetycznego zarówno na Ziemi, jak i na innych planetach – mówi prof. Tkalčić.

Źródło: phys.org, Science Advances, Guardian.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com