Πιθανότατα θυμάστε ότι στο μάθημα της Γεωλογίας μάθατε για τα εσωτερικά στρώματα της Γης: έναν εξαιρετικά καυτό, στερεό εσωτερικό πυρήνα, που τον περιβάλλει ένας λιωμένος εξωτερικός πυρήνας από μέταλλο και, πιο έξω, ένας στερεός αλλά παχύρρευστος μανδύας από λιωμένα πετρώματα.
Πάνω από όλα αυτά βρίσκεται ο λεπτός, στερεός φλοιός, που αποτελεί ολόκληρο τον κόσμο της ανθρωπότητας.
Αυτή η εικόνα για το εσωτερικό της Γης έχει ηλικία μόλις περίπου 120 ετών. Όταν οι σεισμοί άρχισαν να καταγράφονται με σεισμογράφους, οι γεωλόγοι μπόρεσαν τότε να μετρήσουν τα πρωτεύοντα ή P κύματα, που μπορούν να διαπερνούν στερεά και υγρά, και τα δευτερεύοντα ή S κύματα, που περνούν μόνο μέσα από στερεά.
Οι μεταβολές στο αποτύπωμα των P κυμάτων καθώς ταξίδευαν έδειχναν ότι περνούσαν από διαφορετικά υλικά σε διαφορετικές στιγμές, ενώ όταν τα S κύματα δεν έφταναν στην απέναντι πλευρά του πλανήτη, ήταν σαφές ότι είχαν συναντήσει υγρό υλικό.
Τώρα, με δεδομένα από μια απρόσμενη πηγή — υπόγειες πυρηνικές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν πριν από περισσότερα από 30 χρόνια — οι ερευνητές έχουν αποκτήσει περισσότερες λεπτομέρειες για τα εσωτερικά συστήματα του πλανήτη μας.
Σε νέα μελέτη, ο γεωφυσικός Ying Zhou από το Virginia Tech ανέλυσε σεισμικά κύματα που δημιουργήθηκαν από υπόγειες πυρηνικές εκρήξεις στο Mururoa, ένα γαλλοπολυνησιακό ατόλλο, μεταξύ 1977 και 1995.
Αυτά τα κύματα ταξίδεψαν μέσα από τη Γη και καταγράφηκαν σε σεισμικό σταθμό στο Καζακστάν, δίνοντας στον Zhou ένα σύνολο από επαναλαμβανόμενα «στιγμιότυπα» για όσα συνέβαιναν στο εσωτερικό του πλανήτη σε διαφορετικές χρονικές στιγμές.
Επειδή οι πυρηνικές δοκιμές έγιναν σχεδόν στο ίδιο σημείο, τα σεισμικά κύματα ακολούθησαν εντυπωσιακά παρόμοιες διαδρομές μέσα από τον πλανήτη.
Ο Zhou διαπίστωσε ότι τα σεισμικά κύματα που διέσχιζαν τον εξωτερικό πυρήνα δεν χρειάζονταν πάντα τον ίδιο χρόνο για να ολοκληρώσουν το ταξίδι τους. Σε σύγκριση με το 1977, τα κύματα ήταν περίπου 0,1 δευτερόλεπτα ταχύτερα το 1982 και το 1983 και περίπου 0,15 δευτερόλεπτα ταχύτερα μεταξύ 1988 και 1990. Ωστόσο, το 1995 ήταν περίπου 0,15 έως 0,2 δευτερόλεπτα πιο αργά.
Αυτά τα κλάσματα του δευτερολέπτου μπορεί να μοιάζουν αμελητέα, όμως για ένα σεισμικό κύμα που διασχίζει χιλιάδες χιλιόμετρα μέσα από τον πλανήτη έχουν σημασία. Όπως μια πιο εξελιγμένη εκδοχή των αρχικών σεισμικών δοκιμών που οδήγησαν στην ανακάλυψη των P και S κυμάτων, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα κύματα περνούν μέσα από ετερογενή, δηλαδή μικτά, υλικά.
Και αυτό το υλικό φαίνεται ότι μετακινήθηκε στη διάρκεια των 30 χρόνων κατά τα οποία καταγράφονταν τα σεισμικά κύματα.
Η μελέτη εντόπισε επίσης έναν τύπο σεισμικού κύματος που δεν είχε αναγνωριστεί προηγουμένως και τον οποίο ο Zhou αποκαλεί PKrKP. Σε αντίθεση με τα πιο γνωστά σεισμικά κύματα που ταξιδεύουν μέσα στον εσωτερικό πυρήνα ή ανακλώνται από αυτόν, το PKrKP ανακλάται στο μέσο του εξωτερικού πυρήνα. Αυτή η ασυνήθιστη συμπεριφορά βοήθησε τον Zhou να απομονώσει το τμήμα της σεισμικής διαδρομής που θα μπορούσε να αποκαλύψει αλλαγές στον υγρό εξωτερικό πυρήνα.
Οι ερευνητές συνέκριναν αυτά τα κύματα του εξωτερικού πυρήνα με έναν άλλο τύπο σεισμικού κύματος, που ονομάζεται PP, το οποίο ταξιδεύει μέσα από τον μανδύα και όχι από τον εξωτερικό πυρήνα.
Η ανάλυση χρησιμοποίησε 112 ζεύγη πυρηνικών δοκιμών, με τις εκρήξεις σε κάθε ζεύγος να απέχουν λιγότερο από 0,05 μοίρες.
Τι θα μπορούσε λοιπόν να κάνει αυτά τα ειδικά κύματα που περνούν από τον εξωτερικό πυρήνα να επιταχύνονται και να επιβραδύνονται μέσα σε λίγα μόλις χρόνια;
Η κλίμακα και η ταχύτητα των αλλαγών δείχνουν ότι ο εξωτερικός πυρήνας περνά έντονη ανάμειξη. Ο Zhou, γράφοντας στη μελέτη, εκτιμά ότι μια εκτεταμένη ανωμαλία κάποιου είδους «με πλευρική έκταση πάνω από 700 χιλιόμετρα και πάχος περίπου 100 χιλιόμετρα στον νότιο Ειρηνικό, σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη, μπορεί να εξηγήσει τις παρατηρούμενες ανωμαλίες 0,1 έως 0,2 δευτερολέπτων στον χρόνο διαδρομής των PKP κυμάτων».
Ο Zhou προτείνει ότι αυτή η μεγάλη ανωμαλία είναι πιθανότατα αιωρούμενο στερεό υλικό που κινείται μέσα στον υγρό εξωτερικό πυρήνα, σαν μεγάλα κομμάτια κρουτόν που επιπλέουν σε μια σούπα ντομάτας.
Τα αποτελέσματα ενισχύουν την εκτίμηση ότι ο εξωτερικός πυρήνας δεν είναι απλώς μια τεράστια μάζα καθαρά υγρού λιωμένου μετάλλου.
Οι γιγάντιες ανωμαλίες που αλλάζουν τον τρόπο κίνησης του εξωτερικού πυρήνα είναι από μόνες τους ιδιαίτερα ενδιαφέρουσες, όμως η κατανόηση αυτής της κίνησης θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει τους γεωλόγους να καταλάβουν καλύτερα τι οδηγεί ή ενδεχομένως τι αλλάζει τις διεργασίες που ευθύνονται για το μαγνητικό πεδίο της Γης.
Προηγούμενη έρευνα από το University of Southern California έδειξε ότι ο εξωτερικός πυρήνας μπορεί να προκαλεί αλλαγές στο σχήμα του εσωτερικού πυρήνα, κάτι που επίσης μπορεί να διαταράσσει το μαγνητικό πεδίο της Γης.
Σχετικό: Ο πυρήνας της Γης μπορεί να περιβάλλεται από μια αρχαία, απρόσμενη δομή
Αυτό που κάνει τη μελέτη ιδιαίτερα εντυπωσιακή είναι η χρονική κλίμακα. Προηγούμενες προσπάθειες για να ανιχνευθούν αλλαγές στον εξωτερικό πυρήνα βασίζονταν συχνά σε σεισμικά γεγονότα με απόσταση δεκαετιών, και το σήμα μπορεί να είναι δύσκολο να ξεχωρίσει από τις αβεβαιότητες σχετικά με το πού ακριβώς συνέβησαν οι σεισμοί.
Εδώ, οι πυρηνικές δοκιμές πρόσφεραν ένα πολύ πιο ελεγχόμενο σύνολο επαναλαμβανόμενων σεισμικών πηγών σε περιορισμένο χρονικό πλαίσιο.
Αυτές οι εκρήξεις πριν από δεκαετίες — που έχουν αφήσει εξαιρετικά καταστροφικά ίχνη σε κατά τα άλλα παρθένα οικοσυστήματα — τουλάχιστον έδωσαν στους επιστήμονες έναν τρόπο να «ακούσουν» το βαθύτερο μηχάνημα της Γης.
Ολόκληρη η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Journal of Geophysical Research.
Το παρόν κείμενο δημιουργήθηκε με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης.
