Co je uvnitř vnitřního jádra Země? Seismické vlny odhalují hlubší jádro.

Zdá se, že vnitřní jádro Země skrývá hlubší tajemství.

Učebnice geologie téměř nevyhnutelně obsahují vystřižený diagram Země, který ukazuje čtyři úhledně definované vrstvy: tenkou vnější skořápku horniny, na které žijeme, známou jako kůra; plášť, kde horniny proudí jako vysoce viskózní kapalina pohánějící pohyb kontinentů a zvedání hor; tekuté železo-niklové vnější jádro, které generuje magnetické pole planety; a pevné vnitřní jádro.

Analýzou průsečíku seismických vln z velkých zemětřesení dva australští vědci uvedli, že ve středu Země je výrazně odlišná vrstva. „Nyní jsme potvrdili existenci nejvnitřnějšího vnitřního jádra,“ řekl jeden z vědců Hrvoj Tcalcic, profesor geofyziky na Australské národní univerzitě v Canbeře.

Dr. Tkalcik a Tan Soon Pham, postdoktorandský výzkumník, odhadují, že nejvnitřnější vnitřní jádro má průměr asi 800 mil. Celé vnitřní jádro má v průměru asi 1500 mil. Jejich zjištění byla Publikováno v úterý v Nature Communications.

Zatímco se zdá, že vystřižený diagram zobrazuje jasné rozdělení, znalosti o hloubce Země jsou nevyhnutelně nejasné. Je asi 4000 mil od středu Země a je nemožné provrtat se více než několik mil do zemské kůry. Většina toho, co je známo o tom, co leží pod, pochází ze seismických vln – vibrací zemětřesení, které se šíří napříč planetou a kolem ní. Představte si je jako obří zvukový obraz Země.

Nejprve dva harvardští seismologové, Miyake Ishii a Adam Dzyonski Myšlenku hlubšího vnitřního jádra navrhl v roce 2002 Na základě rychlostních charakteristik seismických vln procházejících vnitřním jádrem. Vědci již věděli, že rychlost seismických vln, které procházejí touto částí Země, se mění se směrem. Vlny se pohybovaly rychleji, když se pohybovaly od jednoho pólu k druhému podél zemské osy, a pomaleji, když se pohybovaly kolmo k ose. Geofyzici se domnívají, že rozdíl v rychlostech – o několik procent rychlejší podél polárních drah – vzniká ze zarovnání železných krystalů ve vnitřním jádru.

Ale v malé oblasti ve středu byly nejpomalejší vlny, které se pohybovaly pod úhlem 45 stupňů k ose spíše než 90 stupňů, uvedli seismologové z Harvardu.

Tehdy bylo k dispozici příliš málo údajů na to, aby to všechny přesvědčilo.

Nejlepším měřením by byly seismické vlny putující z místa původu zemětřesení přímo k Zemi a skrz hlubší vnitřní jádro. Zjištění toho však obecně vyžaduje seismometr umístěný téměř přesně na druhé straně Země a tento bod je uprostřed oceánu.

Nový článek využívá skutečnosti, že seismické vlny se také odrážejí. Seismometr blízko epicentra tedy dokáže detekovat odraz vlny, která prošla Zemí a odrazí se zpět, přičemž dvakrát projde nejvnitřnějším vnitřním jádrem. Může se také odrážet tam a zpět podruhé, přičemž prochází vnitřním jádrem čtyřikrát.

V posledních letech bylo zejména ve Spojených státech nasazeno velké množství seismografů. Kombinace signálů z více přístrojů umožnila detekovat slabé odrazy od zemětřesení o síle 6 a více. „Zpracovali jsme 200 událostí a zjistili jsme, že 16 z nich mělo tyto zpětnovazební vlny,“ řekl Dr. Tkalcic.

Při jednom ze zemětřesení, které vypuklo na Šalamounových ostrovech v roce 2017, byly seismometry náhodně umístěné na druhé straně planety detekovány vlny putující pětkrát nejvnitřnějším jádrem.

„Děkuji jim za odhalení pozorování, která mohou další studie využít k odhalení zmatku struktury vnitřního jádra,“ řekl Georg Helfrich z Ústavu věd o Zemi a živé přírodě Tokijského technologického institutu v Japonsku, který se na výzkumu nepodílel.

Zdá se, že mezi vnější a nejvnitřnější částí vnitřního jádra není žádný velký rozdíl ve složení a přechod se zdá být spíše pozvolný než ostrý.

To může naznačovat určitou změnu v dávné minulosti Země, řekl Vernon Cormier, profesor fyziky University of Connecticut, který se na výzkumu nepodílel. Vnitřní jádro je z geologického hlediska poměrně mladé, řekl Dr. Cormier – odhady se pohybují od 600 milionů do miliardy let. To je jen zlomek 4,5 miliardy let historie planety a struktura pevného jádra se zdá být složitá. V lednu jiní vědci oznámili, že se rychlost rotace vnitřního jádra mění.

„Důvod, proč lidé studují vnitřní infrastrukturu, je ten, že se ji snaží propojit s magnetickým polem Země,“ řekl Dr. Cormier. „Lidé se budou snažit hledat nějaké změny v magnetickém poli Země, ke kterým mohlo dojít současně se změnou krystalizace vnitřního jádra.“