Wewnętrzne jądro Ziemi mogło na chwilę przestać się obracać, a potem zmienić kierunek obrotu

Jądro Ziemi składa się z dwóch warstw. Jego zewnętrzne obszary buduje płynny koktajl pierwiastków, spośród których najwięcej jest żelaza i niklu, warunkujący istnienie ziemskiego pola magnetycznego. Otacza on wewnętrzne jądro – kulę o promieniu około 1220 kilometrów, złożoną ze stopu tych samych pierwiastków z niewielkimi domieszkami innych atomów. Jądro to obraca się względem zewnętrznych warstw Ziemi, skorupy i płaszcza. Jak wynika z badań opublikowanych na łamach czasopisma „Nature Geoscience”, cykl jego obrotów może być bardziej skomplikowany, niż dotychczas sądzono.

Naukowcy z Uniwersytetu Pekińskiego oparli swoje badania na analizie danych, spośród których najstarsze pochodziły z lat 90. ubiegłego wieku. Ich celem było zbadanie fal sejsmicznych generowanych przez podwójne trzęsienia ziemi – wstrząsy o podobnej magnitudzie zachodzące w tym samym miejscu. W danych pochodzących sprzed roku 2009 badacze zauważyli, że bliźniacze fale poruszały się w różnym tempie przez wewnętrzne jądro. Zjawisko to można wytłumaczyć faktem, że jądro obraca się szybciej niż płaszcz i skorupa Ziemi – następujące po sobie fale sejsmiczne przechodzą wtedy przez nieco inny fragment metalowej kuli.

Dane z lat 2009-2011 roku zaskoczyły naukowców. Okazało się, że różnice tempa, w jakim fale sejsmiczne przechodziły przez jądro, zniknęły, tak jakby jądro przestało się obracać. Wyniki z kolejnych lat wskazały natomiast, że chociaż różnice wróciły, były one inne niż te sprzed kilku lat. Wyjaśnieniem tego zjawiska mógł być fakt, że jądro zaczęło obracać się w przeciwną stronę. Aby potwierdzić swoją hipotezę, naukowcy sięgnęli po dane historyczne. Podobna prawidłowość pojawiła się w zapisach aktywności sejsmicznej z wczesnych lat 70.

Na bazie zgromadzonych danych badacze sugerują, że wewnętrzne jądro Ziemi może cyklicznie zmieniać swój kierunek obrotu. Cykl trwa około 70 lat – przez 35 lat jądro obraca się w jedną stronę, po czym zatrzymuje się i zaczyna obracać w drugą. Zjawisko to może wyjaśniać cykliczne, nieznaczne różnice w długości dni na Ziemi oraz anomalie pola magnetycznego.

Według tej teorii na początku lat 70. wewnętrzne jądro nie obracało się względem skorupy ziemskiej. Z czasem zaczęło nabierać prędkości i wirować w kierunku wschodnim, wyprzedzając prędkość obrotu powierzchni Ziemi. W pewnym momencie zaczęło jednak zwalniać, a w latach 2009-2011 jego obroty się zatrzymały. Obecnie obraca się ono powoli w kierunku zachodnim w stosunku do skorupy. Z czasem prawdopodobnie przyspieszy, a następnie zwolni, osiągając kolejny zastój w latach 40. XXI wieku.

Naukowcy zaznaczyli, że obserwacje te dowodzą, że warstwy Ziemi wchodzą ze sobą w dynamiczne interakcje. Zachodzą one od najgłębszych części jądra aż do samej powierzchni, napędzane oddziaływaniami grawitacyjnymi i przenoszeniem momentu pędu z jądra i płaszcza na skorupę.

Zdaniem innych naukowców wyniki badania mogą opisywać faktyczny stan wewnętrznego jądra, ale nie muszą. John Vidale z Uniwersytetu Południowej Kalifornii w Los Angeles przyznaje, że autorom badania prawdopodobnie udało się trafnie „zidentyfikować ostatni, 10-letni okres słabszej aktywności jądra”, ale trudno na tej podstawie wnioskować o jego zachowaniu.

W 2022 roku Vidale wykazał, że na podstawie obserwacji fal sejsmicznych można wnioskować, że wewnętrzne jądro może odwracać swoją rotację co około trzy lata. Inni badacze zaproponowali hipotezę, że wewnętrzne jądro wcale się nie porusza, a fale sejsmiczne wcale nie przechodzą przez nie w różnym tempie – jądro się odkształca, co wywołuje różnice obserwowane przez instrumenty pomiarowe.

Vidale dodaje, że klucz do tego, jak naprawdę „działa” wewnętrzne jądro Ziemi, leży w dalszych obserwacjach.

– Wszystkie dane wskazują na to, że jest to nieistotne dla życia na powierzchni, ale tak naprawdę nie wiemy, co się dzieje – mówi. – Spoczywa na nas jednak obowiązek odkrycia tej tajemnicy – dodaje.