Pastaraisiais metais geofizikai vis dažniau kalba, kad Žemės vidinis branduolys gali suktis kitaip, nei manyta anksčiau. Tai kelia klausimų ne tik apie planetos gelmes, bet ir apie tai, kaip ilgainiui gali kisti dienos trukmė.
Gyvenimui paviršiuje tai nereiškia staigių pokyčių, tačiau nauji duomenys verčia iš esmės peržiūrėti modelius, kuriais aiškinama Žemės sandara ir raida. Kartu tai leidžia geriau suprasti, kaip formuojasi magnetinis laukas ir kodėl mūsų laikrodžiai kartais turi prisitaikyti prie planetos ritmo.
Kas iš tikrųjų yra Žemės branduolys
Žemė nėra vientisas uolienų rutulys. Po pluta ir mantija slypi du branduolio sluoksniai – skystas išorinis ir kietas vidinis.
Vidinis branduolys yra maždaug Mėnulio dydžio geležies ir nikelio rutulys. Jį iš visų pusių gaubia kelių tūkstančių kilometrų storio skysto metalo sluoksnis.
Išorinio branduolio metalo srautai kuria Žemės magnetinį lauką. Būtent šis laukas saugo atmosferą ir paviršių nuo kenksmingos dalies kosminės ir Saulės spinduliuotės.
Ilgą laiką manyta, kad vidinis branduolys sukasi šiek tiek greičiau nei kitos Žemės dalys. Tačiau analizuojant seisminių bangų duomenis paaiškėjo, kad vaizdas sudėtingesnis.
Vidinio branduolio sukimosi mįslė
Seisminės bangos, keliaujančios per Žemę, atsispindi ir lūžta skirtinguose sluoksniuose. Matydami, kaip jos pasikeičia, mokslininkai gali spręsti apie medžiagos struktūrą ir judėjimą gilumoje.
Lygindami kelis dešimtmečius rinktus duomenis iš stiprių žemės drebėjimų, tyrėjai pastebėjo nedidelius, bet pasikartojančius skirtumus. Jie rodo, kad vidinis branduolys per laiką kinta Žemės atžvilgiu.
Dalis geofizikų mano, kad vidinis branduolys tam tikrais laikotarpiais sukasi greičiau už mantiją, o kitais – lėčiau. Kitaip tariant, jis gali tarsi „pasivyti“ ir vėl „atsilikti“ nuo likusios planetos.
Tokie svyravimai, remiantis skaičiavimais, trunka dešimtmečius ar dar ilgiau. Žmogaus kasdienybei tai beveik nejuntama, bet moksliniams modeliams – labai svarbu.
Ar keisis mūsų dienos ilgis?
Dienos trukmę lemia Žemės sukimasis apie savo ašį. Šis sukimasis nėra visiškai pastovus – jį veikia Mėnulio trauka, vandenynų potvyniai, ledynų tirpsmas, net ir dideli žemės drebėjimai.
Branduolio ir mantijos sąveika taip pat prisideda prie šių pokyčių. Jei vidinis branduolys ilgesnį laiką sukasi kitaip nei viršutiniai sluoksniai, tarp jų atsiranda vidinės trinties ir jėgų, galinčių lėtai keisti bendrą sukimąsi.
Skaičiavimai rodo, kad šis poveikis yra labai mažas. Dienos trukmė gali kisti vos kelias milisekundes per dešimtmečius ar ilgesnius laikotarpius.
Tačiau net tokie pokyčiai svarbūs tiksliems laikrodžiams, palydovų navigacijai ir ilgalaikiams klimato modeliams. Todėl geofizikai ir laiko matavimo specialistai glaudžiai bendradarbiauja.
Ką sako tikslaus laiko prižiūrėtojai
Pasaulinė koordinuoto laiko sistema paremta atominių laikrodžių matavimais. Jie itin stabilūs ir neatsižvelgia į realų Žemės sukimąsi.
Žemės sukimosi nelygumams kompensuoti kas kelerius metus įvedamos vadinamosios keliosios sekundės. Tai trumpas koregavimas, leidžiantis suderinti astronominį ir atominį laiką.
Diskutuojama, ar ateityje tokių koregavimų nebereikėtų. Tačiau sprendimai priklausys nuo to, kaip tiksliai pavyks suprasti ilgalaikę Žemės sukimosi kaitą.
Čia ypač svarbūs nauji duomenys apie branduolio dinamiką. Jie padeda numatyti, ar sukimasis ilgainiui labiau lėtės, ar vyraus sudėtingesni svyravimai.
Kaip tyrinėjama tai, ko niekas nemato
Tiesiogiai pasiekti Žemės branduolio neįmanoma. Giliausi gręžiniai siekia tik kelis dešimtis kilometrų, o iki branduolio ribos – daugiau kaip 2 800 kilometrų.
Todėl mokslininkai remiasi netiesioginiais metodais. Svarbiausias iš jų – seisminių bangų analizė po stiprių žemės drebėjimų.
Prie šios informacijos prisideda Žemės gravitacijos lauko matavimai, magnetinio lauko stebėjimai ir kompiuteriniai modeliai. Jie leidžia atkurti, kaip galėtų judėti metalas planetos gelmėse.
Pastaraisiais metais sparčiai tobulėja ir duomenų apdorojimo metodai. Čia vis svarbesnis tampa didelių duomenų analizės ir dirbtinio intelekto taikymas.
Kodėl tai svarbu ir mums, paviršiaus gyventojams
Iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad keli milimetrai ar milisekundės per dešimtmečius neturėtų rūpėti. Tačiau ilgalaikėje perspektyvoje net ir nedidelės tendencijos gali turėti pasekmių.
Žemės branduolio judėjimas susijęs su magnetinio lauko pokyčiais. Šie pokyčiai gali paveikti radijo ryšį, navigaciją, didelės energijos dalelių patekimą į viršutinius atmosferos sluoksnius.
Be to, suprasdami, kaip veikia mūsų planeta, geriau vertiname ir kitų Saulės sistemos kūnų evoliuciją. Pavyzdžiui, kodėl kai kurios planetos neturi stipraus magnetinio lauko ir atmosfera ten sunykusi.
Tokie tyrimai padeda atsakyti į esminį klausimą: kiek stabilios yra sąlygos, kuriomis gyvena žmonija. Ir kiek jos priklauso nuo lėtų, bet galingų procesų tūkstančių kilometrų gylyje.
Ateities tyrimų kryptys
Geofizikai tikisi, kad artimiausi dešimtmečiai atneš daug daugiau duomenų apie Žemės gelmes. Pasaulyje daugėja jautrių seisminių stočių, o jų tinklai tankėja.
Naujų matematinių modelių ir skaičiavimo pajėgumų dėka galima tiksliau lyginti skirtingų laikotarpių įrašus. Tai ypač svarbu mėginant pamatyti lėtus branduolio judėjimo pokyčius.
Galutinio atsakymo, kaip tiksliai sukasi vidinis branduolys, dar nėra. Tačiau jau dabar aišku, kad Žemė nėra statiška uoliena, o sudėtinga, gyva sistema, kuri nuolat kinta.
Tokios žinios leidžia kitaip pažvelgti į laiką, kuriuo matuojame savo kasdienybę. Mūsų laikrodžiai tik prisitaiko prie gilesnio ir lėtesnio planetos ritmo.
