Η Γη κρύβει μέσα της μια δομή σαν «ντόνατ» και είναι κρίσιμη για την επιβίωση μας

Ο πυρήνας της Γης είναι σημαντικός για πολλούς λόγους που επηρεάζουν τη δομή του πλανήτη, όπως η δημιουργία του μαγνητικού πεδίου, η ρύθμιση της εσωτερικής θερμότητας ή ακόμη και η επίδραση στη βαρύτητα και την περιστροφή. Πριν από λίγο καιρό είχε γίνει γνωστό ότι το εσωτερικό της Γης δεν περιστρέφεται με την ίδια ταχύτητα με την επιφάνεια, ενώ τώρα μαθαίνουμε πως έχει μια κρυφή δομή.

Ερευνητές του Εθνικού Πανεπιστημίου της Αυστραλίας (ANU) έχουν προσθέσει ένα γιγαντιαίο κομμάτι στο παζλ που μέχρι πρότινος παρέμενε απαρατήρητο. Ουσιαστικά, η Γη έχει μια άγνωστη μέχρι σήμερα περιοχή σε σχήμα ντόνατ μέσα στον εξωτερικό πυρήνα, προσφέροντας νέες γνώσεις για τη δυναμική του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη. Για να είμαστε πιο ακριβείς, πρόκειται για μια μεγάλη περιοχή στον πυρήνα γύρω από τον ισημερινό, σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη, πάχους μερικών εκατοντάδων χιλιομέτρων, όπου τα σεισμικά κύματα φαίνεται να ταξιδεύουν περίπου 2% πιο αργά από ό,τι στον υπόλοιπο πυρήνα.

Όπως υπενθυμίζουν στην εργασία τους, η Γη έχει δύο κεντρικά στρώματα: τον εσωτερικό πυρήνα, ένα στερεό στρώμα, και τον εξωτερικό πυρήνα, ένα υγρό στρώμα. Στη συνέχεια, γύρω από τον πυρήνα της Γης βρίσκεται ο μανδύας. Η νέα περιοχή σε σχήμα ντόνατ θα μπορούσε να βρίσκεται στην κορυφή του εξωτερικού πυρήνα της Γης, όπου ο υγρός πυρήνας συναντά τον μανδύα.

Σύμφωνα με τον Hrvoje Tkalčić , συν-συγγραφέα της μελέτης και γεωφυσικό στο ANU, τα σεισμικά κύματα που ανιχνεύθηκαν είναι πιο αργά στη νεοανακαλυφθείσα περιοχή από ό,τι στον υπόλοιπο υγρό εξωτερικό πυρήνα. «Η περιοχή βρίσκεται παράλληλα με το επίπεδο του ισημερινού, περιορίζεται σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη και έχει σχήμα ντόνατ. Δεν γνωρίζουμε το ακριβές πάχος του ντόνατ, αλλά συμπεράναμε ότι φτάνει μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα κάτω από το όριο πυρήνα-μανδύα».

Για να κάνουν την ανακάλυψη, οι επιστήμονες ανέλυσαν τις ομοιότητες μεταξύ των κυματομορφών πολλές ώρες μετά τους χρόνους γένεσης διαφόρων σεισμών, γεγονός που τους οδήγησε στη μοναδική ανακάλυψη. «Κατανοώντας τη γεωμετρία των διαδρομών των κυμάτων και τον τρόπο με τον οποίο διασχίζουν τον όγκο του εξωτερικού πυρήνα, ανακατασκευάσαμε τους χρόνους διαδρομής τους μέσα στη Γη, δείχνοντας ότι η νεοανακαλυφθείσα περιοχή έχει χαμηλές σεισμικές ταχύτητες», εξηγεί ο Tkalčić.

Σημειώνουν ότι, ακριβώς όπως οι γιατροί χρησιμοποιούν τους υπερήχους ή τις ακτίνες Χ, οι σεισμολόγοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις κυματομορφές που καταγράφονται στους σεισμογράφους σε όλο τον κόσμο λόγω της διέλευσης των σεισμικών κυμάτων μετά από μεγάλους σεισμούς, εκρήξεις, συγκρούσεις και άλλα φυσικά φαινόμενα.

Όπως επισημαίνει ο καθηγητής, η ιδιόμορφη δομή δεν ήταν καθόλου εύκολο να εντοπιστεί, καθώς παρέμενε κρυμμένη μέχρι τώρα. «Προηγούμενες μελέτες συνέλεξαν δεδομένα με μικρότερη ογκομετρική κάλυψη του εξωτερικού πυρήνα παρατηρώντας κύματα που συνήθως περιορίζονταν μέσα σε μια ώρα μετά τους χρόνους γένεσης των μεγάλων σεισμών. Εμείς καταφέραμε να επιτύχουμε πολύ καλύτερη ογκομετρική κάλυψη επειδή μελετήσαμε τα αντηχητικά κύματα για πολλές ώρες μετά τους μεγάλους σεισμούς».

Εκτός από το τι σημαίνει η ίδια η ανακάλυψη, η ίδια μπορεί να βοηθήσει στην επίλυση άλλων μυστηρίων σχετικά με τη δυναμική του μαγνητικού πεδίου της Γης, της ασπίδας που μας περιβάλλει και προστατεύει τη ζωή στην επιφάνεια από τους επιβλαβείς ηλιακούς ανέμους και την ακτινοβολία. «Υπάρχουν μυστήρια σχετικά με τον εξωτερικό πυρήνα της Γης που δεν έχουν ακόμη λυθεί, γεγονός που απαιτεί διεπιστημονικές προσπάθειες από τη σεισμολογία, τη φυσική των ορυκτών, τον γεωμαγνητισμό και τη γεωδυναμική».

Η επιστήμη γνωρίζει για την έντονη κίνηση του υγρού σιδήρου και του νικελίου, τα οποία είναι απαραίτητα για τον σχηματισμό του μαγνητικού πεδίου, μια διαδικασία που καθοδηγείται από τις διαφορές θερμοκρασίας και, βασικά, από την παρουσία ελαφρών στοιχείων όπως αυτά σε αυτό το ντόνατ. «Ο εξωτερικός πυρήνας είναι λίγο μεγαλύτερος από τον πλανήτη Άρη, αλλά γνωρίζουμε περισσότερα για την επιφάνεια του κόκκινου πλανήτη από ό,τι για το εσωτερικό του πυρήνα της Γης».

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η ταχύτητα με την οποία τα σεισμικά κύματα ταξιδεύουν μέσα από αυτό το είδος του ντόνατ είναι 2% πιο αργή από ό, τι σε άλλες περιοχές, γεγονός που υποδηλώνει υψηλότερη συγκέντρωση ελαφρών χημικών στοιχείων από ό, τι αλλού. «Τα ελαφρά χημικά στοιχεία είναι ένα βασικό συστατικό που οδηγεί την έντονη συναγωγή στον εξωτερικό πυρήνα λόγω της άνωσης τους, και με τη σειρά της, αυτή η διαδικασία, μαζί με την περιστροφή της Γης, συντηρεί ένα γεωδυναμικό στον υγρό πυρήνα, την πηγή του μαγνητικού πεδίου της Γης».

Στην πραγματικότητα, προς τα εκεί θα κατευθυνθεί η επόμενη μελέτη. Η δυναμική του μαγνητικού πεδίου της Γης είναι ένας θεμελιώδης τομέας για την επιστήμη, οπότε τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να προωθήσουν περαιτέρω έρευνες, όχι μόνο στη Γη, αλλά και σε άλλους πλανήτες. «Η κατανόηση της χωρικής κατανομής των φωτεινών στοιχείων αποτελεί βασική αρχική προϋπόθεση για τις αριθμητικές προσομοιώσεις του γεωδυναμικού και την κατανόηση της μεταβολής της έντασης και της κατεύθυνσης του με την πάροδο του χρόνου».

[via]