Czy jądro Ziemi zmienia kierunek swojego obrotu?

Jak zin­ter­pre­to­wać nastę­pu­ją­cy komu­ni­kat: “Wewnętrz­ne jądro Ziemi zacznie obracać się w prze­ciw­nym kie­run­ku? Wiele na to wska­zu­je, twier­dzą naukow­cy” (za polskim Natio­nal Geo­gra­phic)? Albo taki, chyba jeszcze lepszy: “Okazuje się, że meta­licz­ne jądro obraca się wokół własnej osi jak huś­taw­ka, zmie­nia­jąc kie­ru­nek co kil­ka­dzie­siąt lat” (za Focusem)? Czy­ta­jąc tego rodzaju zdania wielu z nas wyobra­zi sobie sytu­ację, w której mała, gęsta kula leżąca głęboko pod naszymi stopami, wyha­mo­wu­je i zaczyna wirować w kie­run­ku prze­ciw­nym do całej planety. 

Mało tego, drugi z prze­ka­zów suge­ru­je, że jądro Ziemi ma w głę­bo­kim powa­ża­niu zasadę zacho­wa­nia momentu pędu oraz inne prawa, o których zapew­nia­no nas na lek­cjach fizyki. W końcu potrafi doko­ny­wać cyklicz­nych zwrotów (jak huś­taw­ka?), czasem obra­ca­jąc się z zachodu na wschód, a czasem ze wschodu na zachód. Tyle, że to zupełny nonsens.

Ale przecież media nie wzięły tej informacji z sufitu, prawda?

Źródłem newsa jest artykuł opu­bli­ko­wa­ny na łamach Nature Geo­scien­ce w koń­ców­ce stycz­nia 2023. Jednak ani jego tytuł mówiący o Wie­lo­de­ka­do­wej zmien­no­ści rotacji wewnętrz­ne­go jądra Ziemi, ani treść abs­trak­tu, nie zawie­ra­ją rze­ko­mej tezy o zmianie kie­run­ku obrotu.

Żeby lepiej zro­zu­mieć, co rze­czy­wi­ście mieli na myśli autorzy pracy, przy­po­mnij­my szybko kilka faktów. Przede wszyst­kim nasza planeta niczym ogr lub cebula składa się z warstw, o odmien­nym skła­dzie, ciśnie­niu, tem­pe­ra­tu­rze, a nawet stanie sku­pie­nia. Pod cie­niut­ką skorupą znaj­du­je się płaszcz górny (pla­stycz­ny, ale nie­płyn­ny), płaszcz dolny, płynne jądro zewnętrz­ne i wresz­cie w samym środku jądro wewnętrz­ne – niklowo-żelazna stała kula o śred­ni­cy 2,5 tys. kilometrów.

Skąd niby uczeni to wszystko wiedzą, skoro nigdy tam nie byli?

Rze­czy­wi­ście, nawet prze­wier­ce­nie samej skorupy ziem­skiej pozo­sta­je tech­nicz­nie bardzo trudne i nikt nigdy nie widział na własne oczy ani płasz­cza, ani jądra. Na szczę­ście są inne sposoby na spraw­dze­nie, co dzieje się we wnętrzu dużego obiektu. Nie wcho­dząc w histo­rię i szcze­gó­ły badań geo­lo­gicz­nych (w opra­co­wa­niu jest już osobny artykuł tylko na ten temat), sama idea pre­zen­tu­je się dość prosto. 

Kiedy gdzieś na świecie dojdzie do silnego trzę­sie­nia lub erupcji wulkanu, drgania prze­ni­ka­ją całą planetę i można je prze­ana­li­zo­wać również w sta­cjach pomia­ro­wych po drugiej stronie globu. A ponie­waż fizyka pozwala nam prze­wi­dzieć, jak powinno wyglą­dać roz­cho­dze­nie się fal sej­smicz­nych zależ­nie od ośrodka, mówią nam one zaska­ku­ją­co dużo o cha­rak­te­ry­sty­ce, roz­ło­że­niu oraz gru­bo­ści poszcze­gól­nych warstw planety.

To co z tym obrotem Ziemi i jej jądra?

Od dość dawna zdajemy sobie sprawę, że Ziemia pozo­sta­je dyna­micz­nym układem, zaś jej wnętrz­no­ści mogą prze­su­wać się odro­bi­nę wolniej lub żwawiej, co z kolei pro­wa­dzi do wza­jem­nych tarć wywo­łu­ją­cych roz­ma­ite geo­fi­zycz­ne zjawiska. 

Yi Yang oraz Xia­odong Song z Uni­wer­sy­te­tu Pekiń­skie­go zebrali zapisy pomia­rów fal sej­smicz­nych (pocho­dzą­cych z wstrzą­sów na Alasce oraz archi­pe­la­gu San­dwich Połu­dnio­wy na Atlan­ty­ku) z ostat­nie­go pół­wie­cza i porów­nu­jąc je doszli do inte­re­su­ją­cych wnio­sków. Ich zdaniem zda­rza­ły się momenty, kiedy jądro wewnętrz­ne wpadało w stan super­ro­ta­cji – tzn. jego obrót wokół własnej osi trwał nieco krócej niż ziemska doba. Kore­spon­du­je to ze star­szy­mi bada­nia­mi, które na bazie danych z lat 1971–1974 spe­ku­lo­wa­ły, że jądro wyprze­dza wyższe warstwy o około jeden stopień rocznie. Innymi słowy, na 360 lat wyko­nu­je o jeden obrót więcej.

Chiń­czy­cy potwier­dzi­li to przy­pusz­cze­nie, ale jed­no­cze­śnie zauwa­ży­li, że nie jest to ten­den­cja stała. Przy­kła­do­wo, zwró­ci­li uwagę na pomiary sprzed 1971 roku, które suge­ru­ją już coś odwrot­ne­go: jądro nie nadą­ża­ło za płasz­czem i zdawało się wirować odro­bi­nę wolniej. Przed­sta­wio­na inter­pre­ta­cja danych nie prze­ko­nu­je wszyst­kich geo­fi­zy­ków i wciąż może okazać się bzdurą, jednak jeżeli zało­ży­my jej popraw­ność, to w grę wchodzi hipo­te­za o oscy­la­cjach ruchu obro­to­we­go jądra, okre­so­wo zwal­nia­ją­ce­go lub przyśpieszającego.

W każdym razie, z całą pew­no­ścią możemy stwier­dzić, że jądro Ziemi ani nie uległo zatrzy­ma­niu, ani tym bar­dziej nie zaczęło poru­szać się w prze­ciw­nym kie­run­ku niż reszta planety. Jedyne co zasu­ge­ro­wa­li Yang i Song to drobne wahania w pręd­ko­ści z jaką wza­jem­nie ście­ra­ją się głę­bo­kie warstwy naszej planety. Brzmi jak poten­cjal­na gratka dla geo­lo­gów i geo­fi­zy­ków, ale raczej nie jak coś, co powinno zatrwo­żyć prze­cięt­ne­go inter­nau­tę podczas poran­ne­go scrol­lo­wa­nia facebooka.

A TAK W OGÓLE TO… Wspo­mnie­li­śmy, że w bada­niach wnętrza globu poma­ga­ją trzę­sie­nia ziemi. To prawda, ale są też inne, nie­ko­niecz­nie natu­ral­ne moż­li­wo­ści. Przy­kła­do­wo, wśród danych ana­li­zo­wa­nych przez Yanga i Songa zna­la­zły się odczyty drgań wywo­ła­nych przez eks­plo­zje bomb jądro­wych. Szcze­gól­nie uży­tecz­ny okazał się pod­ziem­ny test Can­ni­kin prze­pro­wa­dzo­ny w 1971 roku na wyspie Amchit­ka u wybrze­ży Alaski.