Знания о том, что скрывается под земной корой, в основном основаны на данных, полученных от вулканов и сейсмических волн. Исследования показывают, что внутреннее ядро Земли может быть более сложным, чем считалось ранее, и иметь внутри себя еще один слой.
«Традиционно Земля состоит из четырех основных слоев: коры, мантии, внешнего и внутреннего ядра», — объясняет геофизик Австралийского национального университета Джоан Стефенсон.
В результате многочисленных косвенных наблюдений ученые определили, что раскаленное внутреннее ядро, температура которого превышает 5 тыс.°C, занимает всего 1% от объема Земли. Однако несколько лет назад Стивенсон и его коллеги обнаружили доказательства того, что внутреннее ядро может состоять из двух слоев, а не одного.
«Это крайне захватывающе! Возможно, нам придется переписать учебники!» — прокомментировал Стефенсон. Для подтверждения гипотезы команда использовала алгоритм поиска для анализа тысяч моделей внутреннего ядра, сопоставив их с данными о времени прохождения сейсмических волн через Землю, собранными Международным сейсмологическим центром.
Особое внимание было уделено моделям анизотропии внутреннего ядра — различиям в свойствах материала, которые изменяют поведение сейсмических волн. Результаты показали, что некоторые модели более вероятны, чем другие. Например, одна из гипотез предполагает, что материал внутреннего ядра проводит сейсмические волны быстрее вдоль экватора, а другая указывает на то, что волны распространяются быстрее вдоль оси вращения Земли. Споры о том, какое направление более предпочтительно, все еще продолжаются.
Исследование не выявило заметных изменений в зависимости от глубины внутри внутреннего ядра, но было обнаружено изменение направления сейсмических волн на угол в 54 градуса, при этом более быстрые волны двигались вдоль оси вращения.
«Мы нашли доказательства, которые могут указывать на изменение структуры железа, что может свидетельствовать о двух отдельных фазах похолодания в истории Земли, — сказал Стивенсон. — Это открытие добавляет еще один элемент в понимание внутреннего ядра».
Эти результаты могут объяснить, почему некоторые экспериментальные данные не совпадают с существующими моделями строения Земли. Ранее выдвигалась гипотеза о наличии внутреннего слоя, и существовали предположения о различной структуре кристаллов железа, составляющих внутреннее ядро.
«Мы ограничены данными о глобальных землетрясениях и их приемниках, особенно на полярных антиподах», — пояснила группа в своей статье, отмечая, что отсутствие данных снижает уверенность в выводах. Однако полученные результаты соответствуют другим исследованиям анизотропии внутреннего ядра. Будущие исследования могут помочь заполнить существующие пробелы в данных и подтвердить или опровергнуть эти гипотезы.