تحقیقات جدید نشان می دهد که هسته داخلی زمین در نوسان است – باعث تغییر در طول روز می شود

دانشمندان بر اساس تجزیه و تحلیل خود از داده های لرزه ای، یک چرخه شش ساله ابر و فرعی را شناسایی می کنند که بر طول یک روز تأثیر می گذارد.

ساختار زمین به لایه هایی تقسیم می شود که هسته داخلی در مرکز قرار دارد و پس از آن هسته بیرونی، گوشته پایینی، گوشته بالایی، پوسته و جو قرار دارد. هسته داخلی گرمترین قسمت سیاره با دمای حدود 10000 درجه فارنهایت (5400 درجه سانتیگراد) است که مشابه دمای سطح خورشید است!

هسته داخلی که عمدتاً از آلیاژ آهن نیکل تشکیل شده است، عمدتاً یک توپ جامد با شعاع حدود 760 مایل (1220 کیلومتر) است. این سیاره کمی سریعتر از کل سیاره می چرخد ​​که به آن چرخش فوق العاده می گویند.

دانشمندان دانشگاه کالیفرنیای جنوبی ( USC ) شواهدی یافته‌اند که نشان می‌دهد هسته داخلی زمین در حال نوسان است، که با مدل‌های پذیرفته شده قبلی که نشان می‌داد به طور مداوم با سرعت بیشتری نسبت به سطح سیاره می‌چرخد، در تناقض است.

مطالعه آنها که امروز (10 ژوئن 2022) در مجله Science Advances منتشر شد ، نشان می دهد که بر اساس تجزیه و تحلیل داده های لرزه ای، هسته داخلی در دوره شش ساله 1969-74 تغییر جهت داده است. دانشمندان می گویند مدل حرکت هسته درونی آنها تغییر طول روز را نیز توضیح می دهد، که نشان داده شده است که در چندین دهه گذشته به طور مداوم در نوسان است.

جان ای. ویدال، یکی از نویسندگان این مطالعه و پروفسور دین در علوم زمین در کالج USC Dornsife گفت: «از یافته‌های ما، می‌توانیم تغییرات سطح زمین را در مقایسه با هسته داخلی آن ببینیم، همانطور که مردم برای 20 سال ادعا کرده‌اند. ادبیات، هنر و علوم. با این حال، آخرین مشاهدات ما نشان می دهد که هسته داخلی از سال 1969-1971 کمی کندتر می چرخید و سپس از سال 1971-1974 به سمت دیگر حرکت کرد. ما همچنین توجه می کنیم که طول یک روز همانطور که پیش بینی می شد افزایش و کاهش یافت.

تجزیه و تحلیل آزمایش های اتمی سرعت و جهت چرخش را مشخص می کند

درک ما از هسته درونی به طور چشمگیری در 30 سال گذشته گسترش یافته است. نشان داده شده است که هسته داخلی – یک توپ داغ و متراکم از آهن جامد به اندازه پلوتون – در طول چندین دهه حرکت می کند و/یا تغییر می کند. همچنین مشاهده مستقیم غیرممکن است، به این معنی که محققان از طریق اندازه گیری های غیرمستقیم برای توضیح الگو، سرعت و علت حرکت و تغییرات تلاش می کنند.

تحقیقات منتشر شده در سال 1996 اولین موردی بود که نشان داد هسته داخلی سریعتر از بقیه سیاره – که به عنوان ابر چرخش نیز شناخته می شود – تقریباً 1 درجه در سال می چرخد. یافته های بعدی ویدال این ایده را تقویت کرد که هسته داخلی فوق العاده می چرخد، البته با سرعت کمتر.

محققان Wei Wang و Vidale با استفاده از داده‌های Large Aperture Seismic Array (LASA)، یک مرکز نیروی هوایی ایالات متحده در مونتانا، دریافتند که هسته داخلی کندتر از آنچه قبلاً پیش‌بینی شده بود، تقریباً 0.1 درجه در سال می‌چرخد. این مطالعه امواج تولید شده از آزمایش‌های بمب هسته‌ای زیرزمینی شوروی را از سال‌های 1971 تا 1974 در مجمع‌الجزایر نوایا زملیا با استفاده از تکنیک جدید شکل‌دهی پرتوی توسعه‌یافته توسط ویدال مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.

یافته های جدید زمانی پدیدار شدند که وانگ و ویدال روش مشابهی را برای یک جفت آزمایش اتمی قبلی در زیر جزیره آمچیتکا در نوک مجمع الجزایر آلاسکا – Milrow در سال 1969 و Cannikin در سال 1971 به کار بردند. آنها با اندازه گیری امواج فشاری ناشی از انفجارهای هسته ای، کشف کردند. هسته داخلی جهت معکوس داشت و حداقل یک دهم درجه در سال می چرخید.

این مطالعه اخیر اولین بار است که نوسان شش ساله شناخته شده از طریق مشاهدات مستقیم لرزه‌شناسی نشان داده شده است.

ویدال می‌گوید: «ایده‌ای که هسته درونی نوسان می‌کند، مدلی بود که وجود داشت، اما جامعه بر سر دوام بودن آن دوپاره شده است. ما به این امید رفتیم که در جفت آزمایش‌های اتمی قبلی همان جهت و سرعت چرخش را مشاهده کنیم، اما در عوض عکس آن را دیدیم. وقتی متوجه شدیم که در جهت دیگری در حال حرکت است، بسیار شگفت زده شدیم.»

تحقیقات آینده برای کاوش عمیق تر در مورد چرایی شکل گیری هسته درونی

ویدال و وانگ هر دو خاطرنشان کردند که تحقیقات آینده به یافتن مشاهدات به اندازه کافی دقیق برای مقایسه با این نتایج بستگی دارد. وانگ می‌گوید با استفاده از داده‌های لرزه‌شناسی از آزمایش‌های اتمی در مطالعات قبلی، آنها توانسته‌اند مکان و زمان دقیق رویداد لرزه‌ای بسیار ساده را مشخص کنند. با این حال، مونتانا LASA در سال 1978 بسته شد و دوران آزمایش‌های اتمی زیرزمینی ایالات متحده به پایان رسیده است، به این معنی که محققان باید به داده‌های نسبتاً نادرست زلزله، حتی با پیشرفت‌های اخیر در ابزار دقیق، تکیه کنند.

این مطالعه از این گمانه زنی حمایت می کند که هسته داخلی بر اساس تغییرات طول روز – مثبت یا منفی 0.2 ثانیه در طول شش سال – و میدان های ژئومغناطیسی، که هر دو از نظر دامنه و فاز با نظریه مطابقت دارند، نوسان می کند. ویدال می گوید که این یافته ها یک نظریه قانع کننده برای بسیاری از سؤالات مطرح شده توسط جامعه تحقیقاتی ارائه می دهد.

ویدال گفت: “هسته داخلی ثابت نیست – زیر پای ما حرکت می کند، و به نظر می رسد هر شش سال یک بار چند کیلومتر به عقب و جلو می رود.” یکی از سؤالاتی که ما سعی کردیم به آن پاسخ دهیم این است که آیا هسته داخلی به تدریج حرکت می کند یا در دراز مدت در مقایسه با هر چیز دیگری قفل است؟ ما در حال تلاش برای درک چگونگی شکل گیری هسته درونی و نحوه حرکت آن در طول زمان هستیم – این یک گام مهم در درک بهتر این فرآیند است