În adâncul Pământului se află o minge metalică solidă care se rotește independent de planeta noastră, ca un vârf care se rotește în interiorul unui vârf mai mare, învăluit în mister.

Acest miez interior a intrigat cercetătorii încă de la descoperirea sa de către seismologul danez Inge Lehmann în 1936, iar modul în care se mișcă - viteza și direcția de rotație - a fost în centrul unei dezbateri care a durat zeci de ani.

Un număr tot mai mare de dovezi sugerează că rotația nucleului s-a schimbat dramatic în ultimii ani, însă oamenii de știință au rămas divizați cu privire la ceea ce se întâmplă exact - și ce înseamnă aceasta, transmite CNN Science .

O parte a problemei constă în faptul că interiorul Pământului este imposibil de observat sau de eșantionat direct. Seismologii au obținut informații despre mișcarea nucleului interior examinând modul în care se comportă undele provenite de la cutremurele mari care lovesc această zonă.

Variațiile dintre undele de intensitate similară care au trecut prin nucleu în momente diferite au permis oamenilor de știință să măsoare schimbările de poziție ale nucleului interior și să calculeze rotația acestuia.

„Rotația diferențială a nucleului interior a fost propusă ca fenomen în anii '70 și '80, dar abia în anii '90 au fost publicate dovezi seismologice”, a declarat Dr. Lauren Waszek, lector superior de științe fizice la Universitatea James Cook din Australia.

Însă cercetătorii s-au certat cu privire la modul de interpretare a acestor constatări, „în primul rând din cauza provocării de a face observații detaliate ale miezului interior, din cauza îndepărtării acestuia și a datelor limitate disponibile”, a spus Waszek. Ca urmare, „studiile care au urmat în următorii ani și decenii nu sunt de acord cu privire la rata de rotație și, de asemenea, la direcția acesteia în raport cu mantaua”, a adăugat ea. Unele analize au propus chiar ca miezul să nu se rotească deloc.

Un model promițător propus în 2023 descria un nucleu interior care, în trecut, se rotea mai repede decât Pământul însuși, dar care acum se rotea mai încet. Pentru o vreme, cercetătorii au raportat că rotația miezului a coincis cu cea a Pământului. Apoi a încetinit și mai mult, până când miezul s-a deplasat înapoi față de straturile de fluid din jurul său.

La momentul respectiv, unii experți au avertizat că sunt necesare mai multe date pentru a susține această concluzie, iar acum o altă echipă de oameni de știință a furnizat noi dovezi convingătoare pentru această ipoteză privind viteza de rotație a nucleului interior. Cercetarea publicată la 12 iunie în revista Nature nu numai că confirmă încetinirea nucleului, dar susține propunerea din 2023 conform căreia această decelerare a nucleului face parte dintr-un model de decenii de încetinire și accelerare.

Noile descoperiri confirmă, de asemenea, că schimbările în viteza de rotație urmează un ciclu de 70 de ani, a declarat coautorul studiului, Dr. John Vidale, profesor decan de științele pământului la Colegiul Dornsife de Litere, Arte și Științe al Universității California de Sud.

„Discutăm despre acest lucru de 20 de ani și cred că acest lucru îl bate în cuie”, a spus Vidale. „Cred că am pus capăt dezbaterii dacă nucleul interior se mișcă și care a fost modelul său în ultimele două decenii”.

Dar nu toți sunt convinși că problema este rezolvată, iar modul în care o încetinire a nucleului interior ar putea afecta planeta noastră este încă o întrebare deschisă - deși unii experți spun că câmpul magnetic al Pământului ar putea intra în joc.

Atracția magnetică

Îngropat la o adâncime de aproximativ 5.180 de kilometri (3.220 de mile) în interiorul Pământului, miezul interior metalic solid este înconjurat de un miez exterior metalic lichid. Miezul interior este alcătuit în principal din fier și nichel și se estimează că este la fel de fierbinte ca suprafața Soarelui - aproximativ 5 400 grade Celsius (9 800 grade Fahrenheit).

Câmpul magnetic al Pământului trage de această bilă solidă de metal fierbinte, făcând-o să se rotească. În același timp, gravitația și fluxul fluid al miezului exterior și al mantalei târăsc miezul. Pe parcursul mai multor decenii, împingerea și tragerea acestor forțe determină variații ale vitezei de rotație a miezului , a declarat Vidale.

Balansarea fluidului bogat în metale din miezul exterior generează curenți electrici care alimentează câmpul magnetic al Pământului, care protejează planeta noastră de radiațiile solare mortale. Deși influența directă a miezului interior asupra câmpului magnetic este necunoscută, oamenii de știință au raportat anterior, în 2023, că un miez cu o rotație mai lentă ar putea să-l afecteze și, de asemenea, să scurteze fracționat durata unei zile.

Atunci când oamenii de știință încearcă să „vadă” întreaga planetă, ei urmăresc în general două tipuri de unde seismice: unde de presiune sau unde P și unde de forfecare sau unde S. Undele P trec prin toate tipurile de materie; undele S trec doar prin solide sau lichide extrem de vâscoase, conform US Geological Survey.

Seismologii au observat în anii 1880 că undele S generate de cutremure nu treceau prin tot Pământul, astfel că au ajuns la concluzia că miezul Pământului era topit. Dar unele unde P, după ce treceau prin miezul Pământului, apăreau în locuri neașteptate - o „zonă de umbră”, după cum a numit-o Lehmann - creând anomalii imposibil de explicat. Lehmann a fost primul care a sugerat că undele P rătăcitoare ar putea interacționa cu un miez interior solid în interiorul miezului exterior lichid, pe baza datelor de la un cutremur masiv produs în Noua Zeelandă în 1929.

Urmărind undele seismice de la cutremurele care au trecut prin miezul interior al Pământului pe traiectorii similare începând din 1964, autorii studiului 2023 au descoperit că rotirea a urmat un ciclu de 70 de ani. Până în anii 1970, miezul interior se învârtea puțin mai repede decât planeta. A încetinit în jurul anului 2008, iar din 2008 până în 2023 a început să se miște ușor în sens invers, în raport cu mantaua.

Viitorul nucleu de rotație

Pentru noul studiu, Vidale și coautorii săi au observat undele seismice produse de cutremure în aceleași locații la momente diferite. Ei au găsit 121 de exemple de astfel de cutremure produse între 1991 și 2023 în Insulele Sandwich de Sud, un arhipelag de insule vulcanice din Oceanul Atlantic, la est de extremitatea sudică a Americii de Sud. Cercetătorii au analizat, de asemenea, undele de șoc care penetrează miezul de la testele nucleare sovietice efectuate între 1971 și 1974.

Atunci când miezul se întoarce, a spus Vidale, acest lucru afectează timpul de sosire al undei. Compararea momentului în care semnalele seismice au atins miezul a evidențiat modificări ale rotației miezului de-a lungul timpului, confirmând ciclul de rotație de 70 de ani. Conform calculelor cercetătorilor, nucleul este pe punctul de a începe să accelereze din nou.

În comparație cu alte studii seismografice ale miezului care măsoară cutremurele individuale pe măsură ce trec prin miez - indiferent de momentul în care au loc - utilizarea doar a cutremurelor pereche reduce cantitatea de date utilizabile, „făcând metoda mai dificilă”, a declarat Waszek. Cu toate acestea, această metodă a permis, de asemenea, oamenilor de știință să măsoare schimbările în rotația miezului cu o mai mare precizie, potrivit lui Vidale. Dacă modelul echipei sale este corect, rotația miezului va începe să accelereze din nou în aproximativ cinci până la 10 ani.

Seismografele au arătat, de asemenea, că, în timpul ciclului său de 70 de ani, rotația nucleului încetinește și accelerează în ritmuri diferite, „ceea ce va necesita o explicație”, a spus Vidale. O posibilitate este ca miezul interior metalic să nu fie atât de solid pe cât se aștepta. Dacă acesta se deformează pe măsură ce se rotește, acest lucru ar putea afecta simetria vitezei sale de rotație, a spus el.

Calculele echipei sugerează, de asemenea, că miezul are viteze de rotație diferite pentru mișcarea înainte și înapoi, ceea ce adaugă „o contribuție interesantă la discurs”, a spus Waszek.

Dar adâncimea și inaccesibilitatea nucleului interior înseamnă că incertitudinile rămân, a adăugat ea. În ceea ce privește faptul dacă dezbaterea privind rotația nucleului s-a încheiat cu adevărat sau nu, „avem nevoie de mai multe date și de instrumente interdisciplinare îmbunătățite pentru a investiga acest aspect în continuare”, a spus Waszek.