Próby jądrowe ujawniły anomalię w zewnętrznym jądrze Ziemi

Pełny tekst

W Polinezji Francuskiej, na południowo-wschodnim krańcu archipelagu Tuamotu, około 1125 km na południowy wschód od Tahiti, znajduje się atol Mururoa . Jest to jeden z dwóch francuskich ośrodków, w których od 1966 roku prowadzono naziemne i podziemne testy broni jądrowej . Dane z 18 lat takich testów pozwoliły geofizyczce dr Ying Zhou z Virginia Tech odnaleźć pokaźnej wielkości anomalię w zewnętrznym jądrze Ziemi.

Ziemia niczym jajko

Zacznijmy od podstaw. Nasza planeta jest geoidą . Jej wnętrze składa się z niezwykle gorącego, stałego jądra wewnętrznego, otoczonego zewnętrznym jądrem z ciekłego metalu . Dalej jest mierzący niemal trzy tysiące kilometrów płaszcz Ziemi. Dopiero na tej ruchomej materii spoczywa cienka, stała skorupa, czyli powierzchnia, na której żyjemy.

Nauka o wnętrzu naszej planety jest stosunkowo młoda. Liczy około 120 lat. Wówczas to po raz pierwszy naukowcy zaczęli rejestrować trzęsienia ziemi za pomocą sejsmometrów . To pozwalało mierzyć fale pierwotne, czyli fale P, czyli takie, które mogą rozchodzić się zarówno w ciałach stałych, jak i cieczach. A także fale wtórne, określane jako fale S, które przemieszczają się wyłącznie przez ciała stałe.

To właśnie zmiana charakterystyki fal P podczas ich wędrówki wskazuje, przez jaki rodzaj materii przechodzi sygnał . Jeśli fale S nie docierają na przeciwległą stronę planety, oznacza to, że musiały po drodze natrafiać na materię w stanie ciekłym.

Zmienna prędkość fal sejsmicznych

Wracamy do badań dr Zhou. Podziemne eksplozje jądrowe również wywołują fale sejsmiczne , które mogą być rejestrowane jak każde inne. Ale w przypadku badań naukowych te konkretne eksplozje miały wyjątkową przewagę – można bardzo precyzyjnie określić źródło fal.

Fale te przebyły drogę przez wnętrze Ziemi i zostały zarejestrowane przez stację sejsmiczną w Kazachstanie . Dzięki temu dr Zhou uzyskała zestaw powtarzających się „migawek” pokazujących, co działo się wewnątrz planety w różnych momentach. Ponieważ próby jądrowe przeprowadzano niemal dokładnie w tym samym miejscu, wywoływane przez nie fale sejsmiczne podążały przez planetę niezwykle podobnymi trasami.

Właśnie ta stałość pozwoliła na pogłębioną analizę i liczne odkrycia. Dr Zhou zauważyła m.in., że prędkość fal dźwiękowych w płynnym jądrze Ziemi zmienia się w ciągu zaledwie 2 do 5 lat , a nie dziesięcioleci, jak sądzono wcześniej. To pierwszy taki dowód.

Anomalia w rejonie południowego Pacyfiku

Badaczka dostrzegła też tajemniczą anomalię widoczną w dwóch różnych, oddalonych od siebie o 700 km miejscach wejścia fal do jądra. Innymi słowy nie jest to lokalny wybryk, tylko coś, co dzieje się na dużym obszarze. Anomalia może być szersza niż wspomniane 700 km, a jej grubość dochodzi do około 100 km . Zmiana gęstości w tym miejscu może dochodzić do 2–3%. Anomalia znajduje się w rejonie południowego Pacyfiku .

Jak zauważa dr Zhou tak szybkie zmiany wskazują na intensywne mieszanie się materii w płynnym jądrze. Prawdopodobnie lekkie pierwiastki albo drobne cząstki stałe „unoszą się” i przemieszczają w płynnym metalu. To ważne, bo właśnie ten ruch napędza ziemskie pole magnetyczne.

Powtarzane w tych samych miejscach próby jądrowe dostarczyły naukowcom dokładniejszych danych niż trudniejsze do porównania trzęsienia ziemi. Trzeba przy tym pamiętać, że na atolu Mururoa doprowadziły do dewastacji środowiska . Były też katastrofalne dla pobliskiej ludności. Analiza odtajnionych w 2013 r. dokumentów (tzw. „Moruroa Files”, projekt Disclose/Princeton/Interprt) wykazała, że opad radioaktywny dotknął aż 90% ze 125 tys. mieszkańców Polinezji Francuskiej . Jest to 10 razy więcej niż oficjalnie przyznawano. Ostatni francuski test jądrowy na Pacyfiku odbył się w styczniu 1996 r. pod atolem Fangataufa.

Źródło: Journal of Geophysical Research: Solid Earth

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i pisarka zajmującą się tematyką popularnonaukową, głównie kosmosem. Absolwentka Uniwersytetu Warszawskiego, przygodę z mediami rozpoczęła ponad 20 lat temu w redakcji „Życia Warszawy”. Poza pisaniem o polskiej i światowej nauce na łamach „National Geographic” współpracuje m.in. z „Wysokimi Obcasami” i kilkoma magazynami premium. Współautorka trzech bestsellerowych książek: „Człowiek – istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Pracuje w Centrum Badań Kosmicznych PAN i współpracuje z polskim Obserwatorium Cerro Murphy w Chile (OCM), którym zarządza CAMK PAN.