Взгляд в ядро земли
По данным о сейсмических волнах, зарегистрированных во время десятков тысяч землетрясений, в настоящее время создана первая трехмерная картина всего строения земли: от земной коры до внутреннего ядра. При разработке своей модели Дон Васко и Лейн Джонсон из Центра вычислительной сейсмологии Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли обнаружили доказательства того, что внешнее ядро не является, вопреки давним гипотезам, однородным по структуре. По мнению ученых, эта информация может улучшить понимание магнитного поля Земли. Их выводы были опубликованы в Журнале геофизических исследований (выпуск за февраль 1998 г.).
Используя сейсмические данные, собранные в 1960-х, 1970-х и 1980-х годах, исследователи измерили время, которое потребовалось волнам, чтобы пройти от эпицентра рассматриваемого землетрясения до сейсмологических станций по всему миру. Используя компьютеры, Васко и Джонсон смогли проанализировать скорость распространения примерно 40 000 землетрясений. Это позволило им охарактеризовать скорость распространения сейсмических волн в материалах, из которых состоит наша планета.
«Наша работа была примерно сравнима с компьютерной томографией в медицине», - сказал Васко. «Компьютерная томография использует тысячи лучей для изображения частей человеческого тела; мы использовали тысячи волн для изображения состава земли».
До сих пор исследователи всегда сосредотачивались на одной области, такой как мантия Земли, а не на структуре Земли в целом. Хотя ученые до сих пор не претендуют на окончательные ответы, Васко отмечает, что работа представляет собой еще один шаг в понимании того, как устроена Земля и как ее состав влияет на наш мир. Трехмерная структура мантии Земли была исследована только в последние 20 лет. Сейчас ученые изучают внутреннее и внешнее ядро Земли. Считается, что внешнее ядро, которое начинается примерно на 3000 км ниже поверхности и имеет толщину 2300 км, представляет собой жидкость с вязкостью, близкой к вязкости воды. Поэтому некоторые ученые считали, что Внешнее Ядро не имеет реальной структуры.
«Мы обнаружили признаки неоднородности в нижней части внешнего ядра», - сказал Васко, который описывает материал как соединение железа, никеля и серы. Высокие давления и температуры могут затвердевать богатое никелем железо и истощать содержание никеля в основании Внешнего ядра. Бедное никелем железо менее плотное, чем окружающее его ядро: это заставляет его подниматься, вызывая конвекцию и создание магнитного поля.
Нас очень интересует эта область из-за недавнего появления некоторых моделей магнитного поля Земли. Исследователи обнаружили грубую симметрию структуры вокруг оси вращения Земли, а это, в свою очередь, согласуется с симметрией магнитного поля.
"Это совсем не ясно", - объясняет Васко. «Большая проблема заключается в том, чтобы смотреть прямо в землю, т.е. смотреть сквозь очень неоднородную кору и мантию в относительно небольшом объеме». Vasco только начинает использовать мэйнфреймы Cray-T3E для следующего этапа исследований.
Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft является оператором этого портала. Его электронные и печатные журналы, в том числе «Spektrum der Wissenschaft», «Gehirn&Geist» и «Spektrum - Die Woche», сообщают о текущих результатах исследований.