Wetenschappers hebben bevestigd dat de binnenste kern van de aarde zoveel is vertraagd dat deze achteruit beweegt. Dit is wat dat zou kunnen betekenen

Abonneer u op de Wonder Theory-nieuwsbrief van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.

CNN
—

Diep in de aarde bevindt zich een massieve metalen bal die onafhankelijk van onze roterende planeet ronddraait, als een tol in een grotere tol, gehuld in mysterie.

Deze innerlijke kern heeft onderzoekers geïntrigeerd sinds de ontdekking ervan door de Deense seismoloog Inge Lehmann in 1936, en hoe deze beweegt (de rotatiesnelheid en richting) is de focus geweest van een decennia lang debat. Een groeiend aantal bewijzen suggereert dat de rotatie van de kern de afgelopen jaren dramatisch is veranderd, maar wetenschappers blijven verdeeld over wat er precies aan de hand is – en wat het betekent.

Een deel van het probleem ligt in de onmogelijkheid om rechtstreeks monsters te nemen of monsters te nemen uit het diepe binnenland van de aarde. Seismologen hebben informatie verzameld over de beweging van de binnenste kern door het gedrag te onderzoeken van golven die het gevolg zijn van grote aardbevingen die deze regio treffen. De verschillen tussen golven van vergelijkbare sterkte die op verschillende tijdstippen door de kern gingen, stelden wetenschappers in staat veranderingen in de positie van de binnenste kern te meten en de rotatie ervan te berekenen.

“Differentiële rotatie van de binnenste kern werd in de jaren zeventig en tachtig als een fenomeen voorgesteld, maar seismisch bewijs werd pas in de jaren negentig gepubliceerd”, zegt Dr. Lauren Waszczyk, hoofddocent natuurwetenschappen aan de James Cook Universiteit in Australië.

Maar onderzoekers hebben gedebatteerd over de manier waarop deze resultaten moeten worden geïnterpreteerd, “vooral vanwege de uitdaging om gedetailleerde observaties van de binnenste kern te maken, vanwege de afgelegen ligging en de beperkte beschikbare gegevens”, zei Wasek. Als gevolg hiervan, zo voegde ze eraan toe, “zijn de daaropvolgende onderzoeken in de daaropvolgende jaren en decennia het oneens over de rotatiesnelheid, evenals over de richting ervan ten opzichte van de mantel.” Sommige analyses hebben zelfs gesuggereerd dat de kern helemaal niet roteert.

Veelbelovend model Voorgesteld in 2023 Wetenschappers beschrijven een binnenkern die ooit sneller ronddraaide dan de aarde zelf, maar nu met een lagere snelheid draait. Wetenschappers meldden dat de rotatie van de kern gedurende een bepaalde periode overeenkwam met de rotatie van de aarde. Daarna vertraagde het verder, totdat de kern achteruit begon te bewegen ten opzichte van de omringende vloeistoflagen.

Destijds waarschuwden sommige experts dat er meer gegevens nodig waren om deze conclusie te versterken, en nu heeft een ander team van wetenschappers overtuigend nieuw bewijs geleverd voor deze hypothese over de rotatiesnelheid van de binnenste kern. Het onderzoek werd op 12 juni gepubliceerd in het tijdschrift natuur Maar dit bevestigt niet alleen de onderliggende economische vertraging, het ondersteunt ook de suggestie uit 2023 dat deze fundamentele vertraging deel uitmaakt van een langetermijnpatroon van vertraging en versnelling.

De nieuwe bevindingen bevestigen ook dat veranderingen in de rotatiesnelheid een cyclus van 70 jaar volgen, aldus een van de auteurs van het onderzoek. Dr. John VidalDean’s hoogleraar aardwetenschappen aan het Dornsife College of Letters, Arts and Sciences aan de University of Southern California.

“We discussiëren hier al twintig jaar over, en ik denk dat dit de juiste oplossing is,” zei Vidal. “Ik denk dat we de discussie hebben beëindigd over de vraag of de innerlijke kern beweegt, en wat het patroon ervan is geweest laatste twee decennia.”

Maar niet iedereen is ervan overtuigd dat de zaak is opgelost, en hoe de vertraging van de binnenste kern onze planeet zou kunnen beïnvloeden is nog steeds een open vraag – hoewel sommige experts zeggen dat het magnetische veld van de aarde een rol zou kunnen spelen.

De massieve metalen binnenkern bevindt zich 5.180 kilometer binnen de aarde, omgeven door een vloeibare metalen buitenkern. De binnenste kern bestaat voornamelijk uit ijzer en nikkel en is naar schatting net zo heet als het oppervlak van de zon: ongeveer 9800 graden Fahrenheit (5400 graden Celsius).

Het magnetische veld van de aarde trekt deze massieve bal van heet metaal aan, waardoor deze gaat draaien. Tegelijkertijd trekken de zwaartekracht en de stroming van de vloeibare buitenkern en mantel aan de kern. Gedurende vele decennia veroorzaakt het duwen en trekken van deze krachten verschillen in de snelheid van de rotatie van de kern, zei Vidal.

De stroom mineraalrijke vloeistof in de buitenste kern genereert elektrische stromen die het magnetische veld van de aarde voeden, dat onze planeet beschermt tegen dodelijke zonnestraling. Hoewel het directe effect van de binnenkern op het magnetische veld onbekend is, hebben wetenschappers eerder gerapporteerd… In 2023 De langzaam roterende kern kan hier invloed op hebben en kan ook de lengte van de dag gedeeltelijk verkorten.

Wanneer wetenschappers de hele planeet proberen te ‘zien’, volgen ze over het algemeen twee soorten seismische golven: drukgolven, of P-golven, en schuifgolven, of S-golven. P-golven bewegen door alle soorten materie; S-golven bewegen zich alleen door vaste stoffen of zeer stroperige vloeistoffen Amerikaans geologisch onderzoek.

Seismologen merkten in de jaren tachtig van de negentiende eeuw op dat S-golven, gegenereerd door aardbevingen, niet door de hele aarde gingen, dus concludeerden ze dat de kern van de aarde gesmolten was. Maar sommige P-golven verschenen, nadat ze door de kern van de aarde waren gegaan, op onverwachte plaatsen: de ‘schaduwzone’, zei Lehman. Noem maar op -Het creëren van afwijkingen die onmogelijk te verklaren waren. Lehmann was de eerste die suggereerde dat turbulente P-golven zouden kunnen interageren met een vaste binnenkern in een vloeibare buitenkern, gebaseerd op gegevens van een enorme aardbeving in 1929 in Nieuw-Zeeland.

Door seismische golven te volgen van aardbevingen die sinds 1964 op vergelijkbare paden door de binnenkern van de aarde zijn gegaan, ontdekten de auteurs van het onderzoek uit 2023 dat de rotatie een cyclus van 70 jaar volgt. In de jaren zeventig draaide de binnenste kern iets sneller dan de planeet. Daarna vertraagde het rond 2008, en van 2008 tot 2023 begon het enigszins in de tegenovergestelde richting te bewegen, ten opzichte van de mantel.

In de nieuwe studie observeerden Vidal en zijn collega’s seismische golven die werden gegenereerd door aardbevingen op dezelfde locaties op verschillende tijdstippen. Ze vonden 121 voorbeelden van dergelijke aardbevingen die tussen 1991 en 2023 plaatsvonden op de Zuidelijke Sandwicheilanden, een archipel van vulkanische eilanden in de Atlantische Oceaan ten oosten van het zuidelijkste puntje van Zuid-Amerika. De onderzoekers keken ook naar schokgolven die de kern binnendrongen van Sovjet-kernproeven die tussen 1971 en 1974 werden uitgevoerd.

De rotatie van het hart beïnvloedt de aankomsttijd van de golf, zei Vidal. Het vergelijken van de timing van seismische signalen wanneer ze in contact komen met de kern bracht veranderingen in de rotatie van de kern in de loop van de tijd aan het licht, wat de rotatiecyclus van 70 jaar bevestigt. Volgens de berekeningen van de onderzoekers is het hart bijna klaar om weer te gaan versnellen.

Vergeleken met andere seismische onderzoeken die individuele aardbevingen meten terwijl ze door de kern gaan – ongeacht wanneer ze zich voordoen – vermindert het gebruik van alleen gepaarde aardbevingen de hoeveelheid bruikbare gegevens, “wat de methode uitdagender maakt”, zei Waszek. Hierdoor konden wetenschappers echter ook veranderingen in de rotatie van de kern nauwkeuriger meten, aldus Vidal. Als het model van zijn team correct is, zal de rotatie van de kern binnen ongeveer vijf tot tien jaar weer gaan versnellen.

Seismometers onthulden ook dat de rotatie van de kern gedurende een cyclus van 70 jaar met verschillende snelheden vertraagt ​​en versnelt, “wat verklaard moet worden”, zei Vidal. Eén mogelijkheid is dat de metalen binnenkern niet zo stevig is als verwacht. Als het vervormt terwijl het roteert, kan dit de consistentie van zijn rotatiesnelheid beïnvloeden, zei hij.

De berekeningen van het team suggereren ook dat de kern verschillende rotatiesnelheden heeft voor voorwaartse en achterwaartse beweging, wat “een interessante bijdrage aan de spraak toevoegt”, zei Waszek.

Maar de diepte en ontoegankelijkheid van de innerlijke kern zorgen ervoor dat er twijfels blijven bestaan, voegde ze eraan toe. Over de vraag of het debat over kernrotatie echt voorbij is, zei Wasek: “We hebben meer gegevens en verbeterde multidisciplinaire instrumenten nodig om dit verder te onderzoeken.”

Hoewel ze kunnen worden gevolgd en gemeten, zijn veranderingen in de rotatie van de kern vrijwel onmerkbaar voor mensen op aarde, zei Vidal. Wanneer de kern langzamer draait, versnelt de beweging van de mantel. Deze verschuiving zorgt ervoor dat de aarde sneller draait en de lengte van de dag verkort. Maar dergelijke rotatieverschuivingen vertalen zich in slechts een milliseconde in de lengte van een dag, zei hij.

“In termen van die impact op iemands leven?” Hij zei. “Ik kan me niet voorstellen dat dat veel betekent.”

Wetenschappers bestuderen de binnenste kern om te leren hoe het diepe binnenland van de aarde is gevormd en hoe activiteiten in alle ondergrondse lagen van de planeet met elkaar verbonden zijn. Vidal voegde eraan toe dat het mysterieuze gebied waar de vloeibare buitenkern de vaste binnenkern omringt bijzonder interessant is. Als plaats waar vloeistof en vaste stof elkaar ontmoeten, is deze grens “vol activiteitspotentieel”, zoals de kern-mantelgrens en de mantel-korstgrens.

“We kunnen bijvoorbeeld vulkanen hebben aan de grens van de binnenkern, waar vaste stoffen en vloeistoffen elkaar ontmoeten en bewegen”, zei hij.

Omdat de rotatie van de binnenste kern de beweging in de buitenste kern beïnvloedt, wordt aangenomen dat de rotatie van de binnenste kern het magnetische veld van de aarde helpt voeden, hoewel er meer onderzoek nodig is om de precieze rol ervan bloot te leggen. Waszczyk zei dat er veel te leren valt over de algemene structuur van de innerlijke kern.

“Nieuwe en toekomstige methodologieën zullen cruciaal zijn voor het beantwoorden van voortdurende vragen over de binnenste kern van de aarde, inclusief rotatie.”

Mindy Weissberger is een wetenschappelijk schrijver en mediaproducent wiens werk is verschenen in WordsSideKick.com, Scientific American en How It Works.