Βαθιά μέσα στη Γη είναι μια συμπαγής μεταλλική μπάλα που περιστρέφεται ανεξάρτητα από τον περιστρεφόμενο πλανήτη μας, σαν μια κορυφή που στροβιλίζεται μέσα σε μια μεγαλύτερη κορυφή, τυλιγμένη στο μυστήριο.
Αυτός ο εσωτερικός πυρήνας έχει ιντριγκάρει τους ερευνητές από την ανακάλυψή του από τη Δανή σεισμολόγο Inge Lehmann το 1936, και ο τρόπος με τον οποίο κινείται - η ταχύτητα και η κατεύθυνση περιστροφής του - βρίσκεται στο επίκεντρο μιας συζήτησης δεκαετιών. Ένας αυξανόμενος όγκος στοιχείων υποδηλώνει ότι η περιστροφή του πυρήνα έχει αλλάξει δραματικά τα τελευταία χρόνια, αλλά οι επιστήμονες παρέμειναν διχασμένοι σχετικά με το τι ακριβώς συμβαίνει - και τι σημαίνει.
Μέρος του προβλήματος είναι ότι το βαθύ εσωτερικό της Γης είναι αδύνατο να παρατηρηθεί ή να γίνει δειγματοληψία απευθείας. Οι σεισμολόγοι έχουν συλλέξει πληροφορίες σχετικά με την κίνηση του εσωτερικού πυρήνα εξετάζοντας πώς συμπεριφέρονται τα κύματα από μεγάλους σεισμούς που κάνουν ping σε αυτήν την περιοχή. Οι διακυμάνσεις μεταξύ κυμάτων παρόμοιας ισχύος που πέρασαν από τον πυρήνα σε διαφορετικούς χρόνους επέτρεψαν στους επιστήμονες να μετρήσουν τις αλλαγές στη θέση του εσωτερικού πυρήνα και να υπολογίσουν το σπιν του.
«Η διαφορική περιστροφή του εσωτερικού πυρήνα προτάθηκε ως φαινόμενο στις δεκαετίες του 1970 και του 1980, αλλά μόλις τη δεκαετία του '90 δημοσιεύθηκαν τα σεισμολογικά στοιχεία», δήλωσε η Δρ Lauren Waszek, ανώτερη λέκτορας φυσικών επιστημών στο James Cook. Πανεπιστήμιο στην Αυστραλία.
Ωστόσο, οι ερευνητές διαφωνούσαν για το πώς να ερμηνεύσουν αυτά τα ευρήματα, «κυρίως λόγω της πρόκλησης λεπτομερών παρατηρήσεων του εσωτερικού πυρήνα, λόγω της απομακρυσμένης του απόστασης και των περιορισμένων διαθέσιμων δεδομένων», είπε ο Waszek. Ως αποτέλεσμα, «οι μελέτες που ακολούθησαν τα επόμενα χρόνια και δεκαετίες διαφωνούν σχετικά με τον ρυθμό περιστροφής, καθώς και την κατεύθυνσή της σε σχέση με τον μανδύα», πρόσθεσε. Κάποιες αναλύσεις μάλιστα πρότειναν ότι ο πυρήνας δεν περιστρεφόταν καθόλου.
Ένα πολλά υποσχόμενο μοντέλο που προτάθηκε το 2023 περιέγραψε έναν εσωτερικό πυρήνα που στο παρελθόν περιστρεφόταν πιο γρήγορα από την ίδια τη Γη, αλλά τώρα περιστρεφόταν πιο αργά. Για ένα διάστημα, ανέφεραν οι επιστήμονες, η περιστροφή του πυρήνα ταίριαζε με την περιστροφή της Γης. Στη συνέχεια επιβραδύνθηκε ακόμη περισσότερο, έως ότου ο πυρήνας κινούνταν προς τα πίσω σε σχέση με τα υγρά στρώματα γύρω του.
Εκείνη την εποχή, ορισμένοι ειδικοί προειδοποίησαν ότι χρειάζονταν περισσότερα δεδομένα για να υποστηριχθεί αυτό το συμπέρασμα και τώρα μια άλλη ομάδα επιστημόνων έχει παραδώσει επιτακτικά νέα στοιχεία για αυτήν την υπόθεση σχετικά με τον ρυθμό περιστροφής του εσωτερικού πυρήνα. Έρευνα που δημοσιεύτηκε στις 12 Ιουνίου στο περιοδικό Nature όχι μόνο επιβεβαιώνει την επιβράδυνση του πυρήνα, αλλά υποστηρίζει την πρόταση του 2023 ότι αυτή η βασική επιβράδυνση είναι μέρος ενός μοτίβου επιβράδυνσης και επιτάχυνσης για δεκαετίες.
Οι επιστήμονες μελετούν τον εσωτερικό πυρήνα για να μάθουν πώς σχηματίστηκε το βαθύ εσωτερικό της Γης και πώς η δραστηριότητα συνδέεται σε όλα τα υπόγεια στρώματα του πλανήτη. forplayday/iStockphoto/Getty ImagesΤα νέα ευρήματα επιβεβαιώνουν επίσης ότι οι αλλαγές στην ταχύτητα περιστροφής ακολουθούν έναν κύκλο 70 ετών, δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Δρ. John Vidale , Καθηγητής Επιστημών της Γης στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια, Dornsife College of Letters, Arts and Sciences. «Μαλώνουμε για αυτό εδώ και 20 χρόνια, και νομίζω ότι αυτό το καθηλώνει», είπε ο Vidale. «Πιστεύω ότι τελειώσαμε τη συζήτηση για το αν ο εσωτερικός πυρήνας κινείται και ποιο ήταν το μοτίβο του τις τελευταίες δύο δεκαετίες».
Αλλά δεν είναι όλοι πεπεισμένοι ότι το θέμα έχει διευθετηθεί και πώς μια επιβράδυνση του εσωτερικού πυρήνα θα μπορούσε να επηρεάσει τον πλανήτη μας παραμένει ένα ανοιχτό ερώτημα - αν και ορισμένοι ειδικοί λένε ότι το μαγνητικό πεδίο της Γης θα μπορούσε να παίξει.
Μαγνητική έλξη
Θαμμένος περίπου 3.220 μίλια (5.180 χιλιόμετρα) βαθιά μέσα στη Γη, ο στερεός μεταλλικός εσωτερικός πυρήνας περιβάλλεται από έναν υγρό μεταλλικό εξωτερικό πυρήνα. Ο εσωτερικός πυρήνας αποτελείται κυρίως από σίδηρο και νικέλιο και εκτιμάται ότι είναι τόσο καυτός όσο η επιφάνεια του ήλιου — περίπου 9.800 βαθμούς Φαρενάιτ (5.400 βαθμοί Κελσίου).
Το μαγνητικό πεδίο της Γης τραβιέται σε αυτή τη συμπαγή σφαίρα από καυτό μέταλλο, κάνοντάς την να περιστρέφεται. Ταυτόχρονα, η βαρύτητα και η ροή του ρευστού εξωτερικού πυρήνα και του μανδύα έλκονται στον πυρήνα. Για πολλές δεκαετίες, η ώθηση και η έλξη αυτών των δυνάμεων προκαλούν διακυμάνσεις στην ταχύτητα περιστροφής του πυρήνα, είπε ο Vidale.
Η έκλυση υγρού πλούσιου σε μέταλλα στον εξωτερικό πυρήνα δημιουργεί ηλεκτρικά ρεύματα που τροφοδοτούν το μαγνητικό πεδίο της Γης, το οποίο προστατεύει τον πλανήτη μας από τη θανατηφόρα ηλιακή ακτινοβολία. Αν και η άμεση επίδραση του εσωτερικού πυρήνα στο μαγνητικό πεδίο είναι άγνωστη, οι επιστήμονες είχαν αναφέρει προηγουμένως το 2023 ότι ένας πιο αργός πυρήνας θα μπορούσε να τον επηρεάσει και επίσης να συντομεύσει κλασματικά τη διάρκεια μιας ημέρας. Όταν οι επιστήμονες προσπαθούν να «δουν» σε όλη τη διαδρομή του πλανήτη, γενικά παρακολουθούν δύο τύπους σεισμικών κυμάτων: κύματα πίεσης ή κύματα P και κύματα διάτμησης ή κύματα S. Τα κύματα P κινούνται σε όλους τους τύπους ύλης. Τα κύματα S κινούνται μόνο μέσω στερεών ή εξαιρετικά παχύρρευστων υγρών, σύμφωνα με το Γεωλογικό Ινστιτούτο των ΗΠΑ . Οι σεισμολόγοι παρατήρησαν τη δεκαετία του 1880 ότι τα κύματα S που δημιουργούνται από τους σεισμούς δεν περνούσαν μέχρι τη Γη, και έτσι κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ο πυρήνας της Γης ήταν λιωμένος. Αλλά μερικά κύματα P, αφού πέρασαν από τον πυρήνα της Γης, εμφανίστηκαν σε απροσδόκητα μέρη - μια «ζώνη σκιάς», όπως την ονόμασε ο Lehmann - δημιουργώντας ανωμαλίες που ήταν αδύνατο να εξηγηθούν. Ο Lehmann ήταν ο πρώτος που πρότεινε ότι τα άτακτα κύματα P μπορεί να αλληλεπιδρούν με έναν στερεό εσωτερικό πυρήνα μέσα στον υγρό εξωτερικό πυρήνα, με βάση τα δεδομένα από έναν τεράστιο σεισμό στη Νέα Ζηλανδία το 1929. Παρακολουθώντας τα σεισμικά κύματα από σεισμούς που έχουν περάσει από τον εσωτερικό πυρήνα της Γης κατά μήκος παρόμοιων μονοπατιών από το 1964, οι συγγραφείς της μελέτης του 2023 διαπίστωσαν ότι η περιστροφή ακολούθησε έναν κύκλο 70 ετών. Μέχρι τη δεκαετία του 1970, ο εσωτερικός πυρήνας περιστρεφόταν λίγο πιο γρήγορα από τον πλανήτη. Επιβραδύνθηκε γύρω στο 2008 και από το 2008 έως το 2023 άρχισε να κινείται ελαφρώς αντίστροφα, σε σχέση με τον μανδύα.
Μελλοντική περιστροφή πυρήνα.
Για τη νέα μελέτη, ο Vidale και οι συνεργάτες του παρατήρησαν σεισμικά κύματα που παράγονται από σεισμούς στις ίδιες τοποθεσίες σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Βρήκαν 121 παραδείγματα τέτοιων σεισμών που συνέβησαν μεταξύ 1991 και 2023 στα Νότια Σάντουιτς Νησιά, ένα αρχιπέλαγος ηφαιστειακών νησιών στον Ατλαντικό Ωκεανό στα ανατολικά του νοτιότερου άκρου της Νότιας Αμερικής. Οι ερευνητές εξέτασαν επίσης κρουστικά κύματα που διεισδύουν στον πυρήνα από σοβιετικές πυρηνικές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν μεταξύ 1971 και 1974.
Όταν ο πυρήνας γυρίζει, είπε ο Vidale, αυτό επηρεάζει τον χρόνο άφιξης του κύματος. Η σύγκριση του χρονισμού των σεισμικών σημάτων καθώς άγγιζαν τον πυρήνα αποκάλυψε αλλαγές στην περιστροφή του πυρήνα με την πάροδο του χρόνου, επιβεβαιώνοντας τον κύκλο περιστροφής των 70 ετών. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς των ερευνητών, ο πυρήνας είναι σχεδόν έτοιμος να αρχίσει να επιταχύνει ξανά.
Σε σύγκριση με άλλες σεισμογραφικές μελέτες του πυρήνα που μετρούν μεμονωμένους σεισμούς καθώς περνούν από τον πυρήνα - ανεξάρτητα από το πότε συμβαίνουν - η χρήση μόνο ζευγαρωμένων σεισμών μειώνει τον όγκο των χρησιμοποιήσιμων δεδομένων, «καθιστώντας τη μέθοδο πιο προκλητική», είπε ο Waszek. Ωστόσο, κάτι τέτοιο επέτρεψε επίσης στους επιστήμονες να μετρήσουν τις αλλαγές στην περιστροφή του πυρήνα με μεγαλύτερη ακρίβεια, σύμφωνα με τον Vidale. Εάν το μοντέλο της ομάδας του είναι σωστό, η εναλλαγή του πυρήνα θα αρχίσει να επιταχύνεται ξανά σε περίπου πέντε έως 10 χρόνια.
Οι σεισμογράφοι αποκάλυψαν επίσης ότι, κατά τη διάρκεια του 70ετούς κύκλου του, η περιστροφή του πυρήνα επιβραδύνεται και επιταχύνεται με διαφορετικούς ρυθμούς, «πράγμα που θα χρειαστεί εξήγηση», είπε ο Vidale. Μια πιθανότητα είναι ότι ο μεταλλικός εσωτερικός πυρήνας δεν είναι τόσο συμπαγής όσο αναμενόταν. Εάν παραμορφωθεί καθώς περιστρέφεται, αυτό θα μπορούσε να επηρεάσει τη συμμετρία της ταχύτητας περιστροφής του, είπε.
Οι υπολογισμοί της ομάδας υποδηλώνουν επίσης ότι ο πυρήνας έχει διαφορετικούς ρυθμούς περιστροφής για κίνηση προς τα εμπρός και προς τα πίσω, γεγονός που προσθέτει «μια ενδιαφέρουσα συμβολή στη συζήτηση», είπε ο Waszek.
Αλλά το βάθος και η απροσπέλαστη του εσωτερικού πυρήνα σημαίνει ότι οι αβεβαιότητες παραμένουν, πρόσθεσε. Όσο για το αν η συζήτηση για την εναλλαγή του πυρήνα έχει πραγματικά τελειώσει ή όχι, «χρειαζόμαστε περισσότερα δεδομένα και βελτιωμένα διεπιστημονικά εργαλεία για να το διερευνήσουμε περαιτέρω», είπε ο Waszek.
«Γεμάτη δυνατότητες»
Οι αλλαγές στο σπιν του πυρήνα - αν και μπορούν να παρακολουθηθούν και να μετρηθούν - είναι σχεδόν ανεπαίσθητες για τους ανθρώπους στην επιφάνεια της Γης, είπε ο Vidale. Όταν ο πυρήνας περιστρέφεται πιο αργά, ο μανδύας επιταχύνεται. Αυτή η μετατόπιση κάνει τη Γη να περιστρέφεται πιο γρήγορα και η διάρκεια μιας ημέρας μειώνεται. Αλλά τέτοιες περιστροφικές μετατοπίσεις μεταφράζονται σε χιλιοστά του δευτερολέπτου σε διάρκεια της ημέρας, είπε.
«Όσον αφορά αυτό το αποτέλεσμα στη ζωή ενός ατόμου;» αυτός είπε. «Δεν μπορώ να φανταστώ ότι σημαίνει πολλά».
Οι επιστήμονες μελετούν τον εσωτερικό πυρήνα για να μάθουν πώς σχηματίστηκε το βαθύ εσωτερικό της Γης και πώς η δραστηριότητα συνδέεται σε όλα τα υπόγεια στρώματα του πλανήτη. Η μυστηριώδης περιοχή όπου ο υγρός εξωτερικός πυρήνας περιβάλλει τον στερεό εσωτερικό πυρήνα είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα, πρόσθεσε ο Vidale. Ως μέρος όπου το υγρό και το στερεό συναντώνται, αυτό το όριο είναι «γεμάτο με δυνατότητα δραστηριότητας», όπως είναι το όριο πυρήνα-μανδύα και το όριο μεταξύ μανδύα και φλοιού.
«Μπορεί να έχουμε ηφαίστεια στο εσωτερικό όριο του πυρήνα, για παράδειγμα, όπου στερεό και ρευστό συναντώνται και κινούνται», είπε.
Επειδή η περιστροφή του εσωτερικού πυρήνα επηρεάζει την κίνηση στον εξωτερικό πυρήνα, η περιστροφή του εσωτερικού πυρήνα πιστεύεται ότι βοηθά στην τροφοδοσία του μαγνητικού πεδίου της Γης, αν και απαιτείται περισσότερη έρευνα για να αποκαλυφθεί ο ακριβής ρόλος του. Και υπάρχουν ακόμη πολλά να μάθουμε για τη συνολική δομή του εσωτερικού πυρήνα, είπε ο Waszek.
«Οι νέες και οι επερχόμενες μεθοδολογίες θα είναι κεντρικές για την απάντηση στις συνεχιζόμενες ερωτήσεις σχετικά με τον εσωτερικό πυρήνα της Γης, συμπεριλαμβανομένου αυτού της περιστροφής».
Η Mindy Weisberger είναι επιστημονική συγγραφέας και παραγωγός μέσων ενημέρωσης της οποίας η δουλειά έχει εμφανιστεί στο περιοδικό Live Science, Scientific American και How It Works.
ΑΠΟΔΟΣΗ : Corfiatiko.blogspot.com
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου