Wnętrze Ziemi może być jak cebula. Naukowcy odkrywają ukryte warstwy
Naukowcy odkryli, że wewnętrzne jądro Ziemi może wyglądać bardziej jak cebula niż jednorodna metaliczna kula. Nowe eksperymenty pokazują, że fale sejsmiczne przechodzące przez planetę zdradzają warstwową strukturę ukrytą tysiące kilometrów pod nami.
Sejsmolodzy od lat łamią sobie głowy nad tym, dlaczego fale z trzęsień Ziemi zachowują się inaczej, gdy przechodzą przez różne części jądra. Zespół niemieckich badaczy zaproponował rozwiązanie, które brzmi niemal jak ze "Shreka". Wewnętrzne jądro planety może być uwarstwione jak... cebula. A to właśnie te warstwy miałyby tłumaczyć zagadkowe zmiany prędkości fal.
My tego nie widzimy, ale zdradzają to fale sejsmiczne
Wiadomo, że jądro Ziemi to głównie żelazo, ale z domieszką lżejszych pierwiastków - krzemu, węgla czy tlenu. Jego część zewnętrzna jest płynna, a wewnętrzna stała. Od lat obserwuje się tam ciekawy efekt. Fale sprężyste biegnące wzdłuż osi obrotu Ziemi poruszają się o kilka procent szybciej niż te w płaszczyźnie równika.
- Było wiele hipotez dotyczących pochodzenia tych anizotropii - przypomina prof. Carmen Sanchez-Valle. Jednym z tropów była orientacja kryształów żelaza pod wpływem ciepła i ruchów materii w jądrze. Problem w tym, że eksperymentów nad takimi stopami prawie nie prowadzono, zwłaszcza w konfiguracji żelazo-krzem-węgiel.
Naukowcy odtworzyli wnętrze planety w laboratorium
Naukowcy wytworzyli odpowiedni stop i umieścili go w tzw. diamentowej komorze kowadełkowej, która pozwala ściskać i ogrzewać próbkę do wartości, które niekiedy ciężko sobie wyobrazić. Tym razem uzyskali ciśnienie milion razy większe niż atmosferyczne i podgrzali próbkę do temperatury powyżej 800 st. C. Potem badali ją za pomocą promieniowania rentgenowskiego w ośrodku DESY w Hamburgu. Zauważyli, że stop zaczął układać się w charakterystyczny sposób, tworząc tzw. orientację krystaliczną LPO.
LPO (ang. lattice-preferred orientation) to zjawisko, w którym kryształy w skale lub metalu zaczynają ustawiać się w jednym, wspólnym kierunku. Zwykle robią to pod wpływem ogromnego ciśnienia i temperatury. Wyobraź sobie tysiące maleńkich elementów, które zamiast leżeć chaotycznie, zaczynają się "układać" jak strzałki skierowane w tę samą stronę. To właśnie ta uporządkowana orientacja kryształów może sprawiać, że fale sejsmiczne poruszają się szybciej w jednym kierunku niż w innym.
- Byliśmy w stanie rozszyfrować LPO dzięki dyfrakcji X-ray prostopadłej do osi kompresji - wyjaśnił dr Efim Kolesnikov.
Modelowanie pokazało, że taka struktura daje różne prędkości fal w zależności od głębokości, a to sugeruje istnienie chemicznej warstwowości. I właśnie ten stopniowy wzrost udziału żelaza mógłby tworzyć "cebulową" budowę jądra.
To odkrycie oczywiście nie kończy dyskusji wśród geofizyków, ale daje nowy, logiczny trop. Jądro Ziemi być może nie jest jednorodną kulą, jak dotychczas myśleliśmy (wystarczy zerknąć do pierwszego lepszego podręcznika geografii) lecz skomplikowaną, warstwową konstrukcją, którą dopiero zaczynamy rozumieć.
Źródło: Universität Münster
Publikacja: Efim Kolesnikov et al, Depth-dependent anisotropy in the Earth's inner core linked to chemical stratification, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-67067-y
