Wewnętrzne jądro Ziemi obraca się coraz wolniej. Czy zacznie się kręcić w przeciwnym kierunku?

W tym artykule:

1. Jak zbudowane jest wnętrze Ziemi?
2. Czy jądro Ziemi kręci się wolniej?
3. Nowe badania
4. Siedemdziesięcioletnia oscylacja jądra

Dramatyczne konsekwencje problemów z jądrem planety przedstawia film „Jądro Ziemi” z 2003 r. Jego fabularnym punktem wyjścia jest zatrzymanie się jądra Ziemi i zanik pola magnetycznego naszej planety. Wywołuje to tragiczne konsekwencje: tornada, powodzie, dezorientację zwierząt. Ziemię czeka katastrofa.

Historia ta – a już szczególnie jej finał, czyli ponowne poruszenie jądra Ziemi z pomocą ładunków wybuchowych – nie ma z nauką prawie nic wspólnego. Prawdziwe jest w niej tylko to, że jądro Ziemi faktycznie się obraca i że tempo tych obrotów może się zmieniać. Nie grozi nam jednak z tego powodu żadne nieszczęście. Za to pojawia się szansa na powiększenie naukowej wiedzy.

Jak zbudowane jest wnętrze Ziemi?

Choć na co dzień chodzimy po twardej skorupie, w środku nasza planeta ma również warstwy płynne. Płaszcz Ziemi składa się z płynnych skał, czyli z magmy. Pod nim leży dwuczęściowe jądro, którego istnienie potwierdzono w 1936 r.

Z jądra Ziemi wycieka niezwykle rzadki i niezwykle cenny pierwiastek – hel-3. „To geologiczny cud natury”

Naukowcy przeprowadzili symulacje, z których wynika, że na Ziemi główny rezerwuar cennego helu-3 stanowi jądro naszej planety. To odkrycie rzuca nowe światło na najstarszą część historii...

Zewnętrzne jądro ma grubość ok 2 tys. km. To bardzo gorący ocean żelaza i niklu. Natomiast w samym środku globu kryje się twarde jądro wewnętrzne, najprawdopodobniej zbudowane głównie z żelaza. A zewnętrzne jądro ściśle oddziela je od reszty globu.

Nasza wiedza o jądrze wewnętrznym jest stosunkowo nowa. Dopiero w 1996 r. pojawiły się dowody sugerujące, że obraca się ono w stosunku do płaszcza Ziemi. Wykazali to geofizyk Xiaodong Song i sejsmolog Paul Richards.

Naukowcy przejrzeli zapisy fal sejsmicznych z trzech dekad, których źródłem były trzęsienia ziemi pochodzące z jednego regionu. Rejestrowano je w różnych miejscach Ziemi, odległych od siebie o tysiące kilometrów. Różnice w czasie rejestracji, jakie odnotowano, pozwalały wyciągnąć wniosek, że wewnętrzne jądro kręci się szybciej niż płaszcz Ziemi.

Nie wszyscy zgodzili się z tą teorią. Podnoszono na przykład, że na czas rejestracji trzęsień ziemi wpływ mogły mieć fizyczne zmiany na powierzchni jądra wewnętrznego. W 2022 r. zaś wykazano, że między 1969 a 1971 r. wewnętrzne jądro obracało się wolniej od płaszcza.

Czy jądro Ziemi kręci się wolniej?

Xiaodong Song kontynuował badania. Porównał dane historyczne, które doprowadziły go do przełomu w 1996 r., z nowszymi, z lat 1995–2021. Wnioski zawarł w artykule, jaki ukazał się w 2023 r. w czasopiśmie naukowym „Nature Geoscience”.

Wnioski te okazały się zaskakujące. Do 2009 r. wewnętrzne jądro Ziemi kręciło się szybciej niż warstwy nad nim. Jednak potem nastąpiła zmiana. Obroty wewnętrznego jądra zwolniły. Song i Yi Yang, współautor artykułu, twierdzą, że nie jest to tylko lokalna zmiana odnosząca się do pewnych części na powierzchni jądra wewnętrznego, ale do niego całego.

Badanie wzbudziło sensację w mediach. Zdaniem komentatorów – niesłusznie. – Te badania nie dowodzą, że jądro wewnętrzne przestało się obracać lub zaczęłoby się obracać się w innym kierunku (tj. ze wschodu na zachód). Zdaniem środowiska naukowego takie spontaniczne odwrócenie jest niemożliwe z punktu widzenia praw fizyki i miałoby dość spektakularne konsekwencje dla pola magnetycznego generowanego w ciekłym jądrze, co zostałoby zaobserwowane. Jednak nic takiego się nie wydarzyło. Autorzy wykazują korelację między okresem tej oscylacji a wielodekadową zmiennością długości dnia i wskazują na możliwość związku między tymi dwoma zjawiskami – mówi prof. dr hab. Jolanta Nastula, z-ca dyrektora ds. naukowych Centrum Badań Kosmicznych PAN.

Nowe badania

Niedawno kolejne badania potwierdziły, że jądro wewnętrzne kręci się coraz wolniej. Przeprowadził je zespół z Uniwersytetu Południowej Kalifornii, kierowany przez Johna Vidale’a. Naukowcy przeanalizowali odczyty ze 121 trzęsień ziemi zarejestrowanych w latach 1991–2023 wokół wysp Sandwich Południowy na Atlantyku. Dodali także dane zarejestrowane podczas kilku testów nuklearnych.

Badacze stwierdzili, że spowolnienie rotacji jądra może zmienić długość dnia. – Jednak będzie to zmiana nieodczuwalna, rzędu tysięcznych części sekundy – mówi John Vidale. I dodaje, że takie zmiany prędkości ruchu obrotowego Ziemi są częste. Wywołują je m.in. ruchy płyt tektonicznych, topnienie lodowców, silne trzęsienia ziemi, a nawet sezonowe zmiany opadów. To przedmiot zainteresowania uczonych, ale nie powód do niepokoju.

Siedemdziesięcioletnia oscylacja jądra

Do zmian prędkości obrotu jądra może według Songa i Yi Yanga dochodzić raz na siedem dekad. Jak napisali w swojej pracy, poprzednia taka zmiana miała miejsce na początku lat 70. XX wieku. Ma ona prawdopodobnie związek z innymi zmianami, jakie cyklicznie obserwujemy: tempem obrotu całej planety (czyli długością dnia) i zmianami pola magnetycznego.

Tego jeszcze o Ziemi nie wiedzieliśmy. Po powierzchni jej jądra raz na 7 lat przebiega fala magnetyczna!

Naukowcy natrafili na kolejną zagadkę związaną z wnętrzem naszej planety. Pomiary satelitarne i powierzchniowe wykazały, że na granicy jądra i płaszcza Ziemi oscyluje fala magnetyczna, kt..

Song i Yi Yang zwracają również uwagę, że oscylacja jest bardzo powolna i ledwo zauważalna. Mimo to zmiany kierunku i tempa obracania się wewnętrznego jądra Ziemi wpływają na wszystkie znajdujące się nad nim warstwy globu. – Nasze obserwacje dowodzą, że istnieją dynamiczne interakcje między warstwami Ziemi, od tych najgłębiej położonych aż do jej powierzchni – napisali w swoim artykule.

Źródła: Nature Geoscience, Nature, ScienceAlert, Nature.

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

1 z 1

Z jądra Ziemi wycieka niezwykle rzadki i niezwykle cenny pierwiastek – hel-3. „To geologiczny cud natury” (fot. Getty Images)

Z jądra Ziemi wycieka niezwykle rzadki i niezwykle cenny pierwiastek – hel-3. „To geologiczny cud natury” (fot. Getty Images)