O structură misterioasă de tip „gogoașă” a fost descoperită ascunsă în nucleul Pământului

La aproximativ 2.890 de kilometri sub picioarele noastre se află o sferă gigantică de metal lichid: nucleul planetei noastre. Oamenii de știință folosesc undele seismice generate de cutremure asemeni ultrasunetelor, pentru a „vedea” forma și structura acestui nucleu.

Recent, utilizând o nouă metodă de studiu a acestor unde, s-a făcut o descoperire surprinzătoare: o regiune extinsă a nucleului, în formă de torus (asemănătoare unei gogoși) în jurul Ecuatorului, unde undele seismice se deplasează cu aproximativ 2% mai lent decât în restul nucleului.

Se presupune că această regiune conține o concentrație mai mare de elemente ușoare, precum siliciul și oxigenul, și că ar putea juca un rol crucial în curenții de metal lichid care traversează nucleul și generează câmpul magnetic al Pământului. Rezultatele acestei cercetări au fost publicate în Science Advances.^[sursa]

O structură misterioasă în centrul Pământului

Majoritatea studiilor asupra undelor seismice create de cutremure se concentrează pe fronturile de undă inițiale și puternice, care înconjoară planeta în aproximativ o oră după cutremur. Totuși, s-a constatat că analiza părții mai târzii și mai slabe a acestor unde, cunoscută sub numele de coda—echivalentul muzical al secțiunii finale a unei piese—poate oferi noi informații. În special, s-a investigat similaritatea coda înregistrate la diferite detectoare seismice, la câteva ore după începutul cutremurului.^[sursa]

Această similaritate este măsurată matematic prin ceea ce se numește corelație. Acest fenomen a fost denumit câmpul de undă coda-corelație.

Prin studierea câmpului de undă coda-corelație, au fost identificate semnale minuscule provenite de la mai multe unde reverberante care altfel ar fi fost nedetectabile. Analizând traiectoriile acestor unde reverberante și comparându-le cu semnalele din câmpul de undă coda-corelație, s-a calculat cât timp le-a luat să traverseze planeta.

Ulterior, rezultatele obținute de la detectoarele seismice din apropierea polilor au fost comparate cu cele din apropierea Ecuatorului. În general, undele detectate aproape de poli se deplasau mai rapid decât cele de la Ecuator.

După testarea mai multor modele și simulări computerizate ale condițiilor din nucleu, s-a ajuns la concluzia că trebuie să existe un torus—o regiune în formă de gogoșă—în nucleul exterior din jurul Ecuatorului, unde undele se deplasează mai lent.

Această regiune nu a fost detectată până acum de seismologi. Totuși, utilizarea câmpului de undă coda-corelație a permis „vizualizarea” nucleului exterior cu mai multă precizie și uniformitate.

Nucelul exterior și geodinamul

Nucleul exterior al Pământului are o rază de aproximativ 3.480 km, fiind puțin mai mare decât planeta Marte. Este compus în principal din fier și nichel, alături de urme de elemente ușoare precum siliciul, oxigenul, sulful, hidrogenul și carbonul.

Partea inferioară a nucleului exterior este mai fierbinte decât partea superioară, iar această diferență de temperatură determină mișcarea metalului lichid, similară cu apa care fierbe într-o oală pe aragaz. Acest proces, numit convecție termică, ar trebui să asigure un amestec uniform al materialelor din nucleul exterior.

Cu toate acestea, dacă întregul miez exterior ar conține aceleași materiale în concentrații egale, undele seismice ar trebui să se deplaseze cu aceeași viteză oriunde în acest strat. Atunci, de ce încetinesc undele în regiunea în formă de torus care a fost descoperită?

Ipoteza formulată este că această regiune conține o concentrație mai mare de elemente ușoare. Acestea ar putea fi eliberate din nucleul interior solid în miezul exterior, unde, datorită flotabilității lor, ar intensifica convecția.

De ce aceste elemente ușoare se acumulează mai mult în regiunea ecuatorială? O posibilă explicație ar fi un transfer de căldură mai intens de la miezul exterior către mantaua stâncoasă de deasupra.

Un alt proces important în miezul exterior este influențat de rotația Pământului și de micul miez interior solid, care organizează lichidul în vârtejuri verticale, deplasându-se de la nord la sud, asemănătoare unor uriașe trombe de apă.^[sursa]

Mișcarea turbulentă a metalului lichid în aceste vârtejuri generează geodinamoul, responsabil pentru crearea și menținerea câmpului magnetic al Pământului, care protejează planeta de vântul solar și de radiațiile nocive, asigurând astfel posibilitatea vieții pe Pământ.

O imagine mai detaliată a compoziției miezului exterior—incluzând regiunea de torus cu elemente ușoare recent descoperită—va ajuta la o mai bună înțelegere a câmpului magnetic al Pământului. În special, înțelegerea modului în care acest câmp își schimbă intensitatea și direcția în timp este crucială pentru viața pe Pământ și pentru evaluarea locuibilității altor planete și exoplanete.