Показана возможность конвекции во внутреннем ядре Земли

В последнее время стало выясняться, что внутреннее ядро Земли устроено сложнее, чем считалось, но ни одна из новых моделей пока не смогла объяснить странное поведение проходящих через него сейсмических волн. Между тем понимание внутреннего ядра во всей его сложности необходимо для изучения эволюции и сегодняшнего состояния планеты. Рост внутреннего ядра косвенно влияет на движение ядра внешнего, которое производит магнитное поле Земли.

Группа учёных из Великобритании и США полагает, что поведение сейсмических волн объясняется конвекцией, то есть тем же явлением, благодаря которому батарея, стоящая у окна, обогревает всю комнату. Воздух вблизи неё теплеет и становится менее плотным, из-за чего поднимается к потолку и меняется местами с более холодными слоями. Оказавшись рядом с батареей, холодный воздух тоже нагревается, начинает подниматься и т. д. То же самое происходит внутри ядра.

«Медленное остывание Земли заставляет жидкое внешнее ядро затвердевать снизу вверх, откладывая материал с более низкой температурой на границе внутреннего ядра, — поясняет Крис Дэвис из Лидсского университета (Великобритания). — Материал, расположенный в верхней части внутреннего ядра, плотнее того, что располагается ниже. Если плотный материал залегает выше лёгкого, последний хочет подняться, а плотный — опуститься, что делает всю систему неустойчивой». Именно эта нестабильность и приводит к конвекции.

Некоторые исследователи предполагали, что в центре внутреннего ядра жарче, чем по краям, и что изменение температуры от центра к краю тоже способно вызвать конвекцию, так как относительно прохладный материал на краю стремится затонуть.

Но г-н Дэвис и его коллеги утверждают, что конвекция возникает из-за более плотного, а не прохладного материала. Иными словами, дело не в разнице температур, а в разнице химических составов.

Предыдущие штудии показали, что внутреннее ядро может осуществлять перенос тепла с помощью другого уровня проводимости, когда тепло переносится, но материал — нет. Однако это означало бы, что для конвекции просто не оставалось бы тепла. Поэтому многие учёные сомневаются в том, что поведение сейсмических волн можно объяснить конвекцией.

Суть новой работы как раз и заключается в том, что она показывает принципиальную возможность конвекции во внутреннем ядре.

Результаты исследования опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

Подготовлено по материалам Planet Earth.