Внутреннее твердое металлическое ядро Земли, находящееся на глубине более 5000 километров, не было обнаружено в 1936 году. Спустя почти столетие ученые все еще пытаются ответить на основные вопросы о том, когда и как оно впервые образовалось.
Ядро Земли начало формироваться вместе с планетой 4,5 миллиарда лет назад и процесс формирования занял первые 200 миллионов лет. Гравитация притягивала более тяжелое железо к центру молодой планеты, оставляя твердые силикатные минералы, составляющие мантию и кору.
Формирование Земли аккумулировало много тепла внутри планеты. Потеря этого тепла и нагревание в результате продолжающегося радиоактивного распада с тех пор стали движущей силой эволюции нашей планеты. Потеря тепла внутри Земли вызывает сильный поток жидкого железа во внешнем ядре, который создает магнитное поле Земли. Между тем охлаждение глубоких недр Земли помогает движению тектонических плит, которые формируют поверхность нашей планеты.
По мере того, как Земля со временем остывала, температура в центре планеты в конечном итоге, упала ниже точки плавления железа при экстремальных давлениях, и внутреннее ядро начало кристаллизоваться. Сегодня внутреннее ядро продолжает расти примерно на 1 мм каждый год, что соответствует застыванию 8000 тонн расплавленного железа каждую секунду. Через миллиарды лет охлаждение в конечном итоге приведет к тому, что все ядро станет твердым, оставив Землю без защитного магнитного поля.
«В 1990-х годах ученые узнали, что скорость сейсмических волн, проходящих через внутреннее ядро, неожиданно меняется. Они сделали вывод, что во внутреннем ядре происходило что-то асимметричное» — говорят авторы исследования Джессика Ирвинг из Бристольского университета и Санне Коттаар из Кембриджского университета.
Восточная и западная половины внутреннего ядра показали разные вариации скорости сейсмических волн. Восточная часть внутреннего ядра находится под Азией, Индийским океаном и западной частью Тихого океана, а западная — под Северной и Южной Америкой, Атлантическим океаном и восточной частью Тихого океана.
В новом исследовании ученые обнаружили, что восточная сторона внутреннего ядра, расположенная под индонезийским морем Банда, растет быстрее, чем западная сторона под Бразилией.
Неравномерный рост вызван тем, что остальная часть планеты высасывает тепло из одних частей внутреннего ядра быстрее, чем из других.
Твердое внутреннее ядро подвергается действию гравитационных сил, которые равномерно распределяют новый прирост в процессе ползучего внутреннего потока, который поддерживает сферическую форму внутреннего ядра.
В процессе исследования ученые обнаружили, что возраст внутреннего ядра — в центре всего ядра, которое сформировалось намного раньше — составляет от 500 миллионов до 1,5 миллиарда лет.
«Делает ли Землю необычной неровное внутреннее ядро? Оказывается, у многих планет есть две половины, которые чем-то отличаются друг от друга. На Марсе поверхность северной половины более пологая, а южная — более гористая. Кора видимой стороны Луны химически отличается от коры обратной стороны. На Меркурии и Юпитере неодинаковое магнитное поле на севере и юге», — говорят авторы исследования.
