Внутреннее ядро Земли — твердый металлический шар, вращающийся внутри расплавленного внешнего ядра. Около 15 лет назад оно практически остановилось или начало вращаться в обратную сторону. Новое исследование сейсмических волн показало, что внутреннее ядро может не только менять скорость и направление вращения, но и деформировать свою поверхность. Ученые проанализировали сейсмические данные, собранные с 1991 по 2024 год, и выяснили, что волновые формы, прошедшие через внутреннее ядро, изменились в результате его деформации. Метаморфозы могут быть связаны с гравитационным воздействием мантии и движениями вещества во внешнем ядре.
Поскольку напрямую исследовать ядро Земли невозможно, ученые используют сейсмические волны от землетрясений, которые проходят через планету, подобно звуковым волнам в воде. Исследователи анализируют волны, прошедшие через центр планеты от Южных Сандвичевых островов около Антарктиды до Аляски. Приборы записывают их в виде извилистых сигнатур под названием сейсмические волновые формы. В этих сигнатурах содержится информация о том, с чем волны столкнулись на своем пути через недра Земли.
Чтобы выявить изменения во внутреннем ядре сравниваются землетрясения одинаковой силы, произошедшие в одном и том же месте, но в разное время. Такие двойные землетрясения, называемые дублетами, должны генерировать одни и те же волновые формы, если их путь через планету был одинаковым. Но команда выяснила, что некоторые дублеты на Южных Сандвичевых островах генерируют разные волновые формы на Аляске. Это указывает на то, что что-то во внутреннем ядре изменилось между моментами возникновения этих двух землетрясений.
В 2023 году геофизики сообщили, что различия в сейсмических формах волн объясняются замедлением вращения внутреннего ядра Земли. Примерно в 2009 году вращение замедлилось настолько, что ядро, по-видимому, остановилось или даже начало вращаться в обратную сторону относительно поверхности.
Позднее в том же году ученые подтвердили этот разворот. Они сопоставили формы волн до и после предполагаемого изменения направления вращения и определили моменты восстановления прежней ориентации ядра относительно поверхности. Для нового исследования было проанализировано около 200 пар землетрясений, произошедших с 1991 по 2024 год. Ученые изучили совпадающие пары волновых форм до и после изменения, записанные двумя отдельными приемниками расположенными недалеко от Фэрбанкса (Аляска) и Йеллоунайфа (Канада).
В 10 дублетах были обнаружены едва различимые расхождения в формах волн, зарегистрированных в Йеллоунайфе, которые отсутствовали в данных, полученных в Фэрбенксе. Колебания, достигающие этих сейсмических станций, расположенных на расстоянии 1600 км друг от друга, распространялись в земной толще по разным траекториям: волны в Фэрбенксе проникали глубоко во внутреннее ядро, в то время как волны, достигающие Йеллоунайфа, лишь касались его внешней части. Наиболее вероятное объяснение этого — деформация внешней оболочки внутреннего ядра.
Возможно, все внутреннее ядро меняет свою форму подобно футбольному мячу. При этом могут возникать как глобальные деформации, так и локальные возвышения и впадины на его поверхности. А может, происходят оба процесса. Такие метаморфозы могут быть вызваны гравитационным воздействием мантии, самого большого внутреннего слоя Земли, или движениями вещества во внешнем ядре.
Это не первое исследование, указывающее на динамику поверхности внутреннего ядра Земли. Еще в 2006 году ученые выявили вертикальные перемещения участков его поверхности на сотни метров за десятилетие, связывая их с процессами охлаждения вещества ядра. Другие исследователи считают, что все наблюдаемые аномалии могут быть объяснены исключительно поверхностными процессами. На вопрос о том, как это влияет на земную жизнь, у ученых четкого ответа нет.
