Zvětšit obrázek

Model struktury vnitřního jádra Země (poloměr 1 220 km). Černé čárky představují krystaly železa (délka, směr a množství odpovídá seizmické anizotropii). Forma anizotropie v nejvnitřnějším jádru je odlišná od té ve vnější části vnitřního jádra. Kredit: Illustrations by Precision Graphics

„Mnoho let jsme byli jako slepci, kteří se dotýkali různých částí slona,“ řekl geolog Xiaodong Song (University of Illinois at Urbana-Champaign). „Nyní je to poprvé, co vnímáme celého slona; a vidíme, jak opravdu vypadá vnitřní jádro Země.“

Zvětšit obrázek

Řezy vnitřním jádrem Země. NP (severní pól) a SP (jižní pól). Černé čárky představují krystaly železa (délka, směr a množství odpovídá seizmické anizotropii). Upraveno podle Illustrations by Precision Graphics

Song a Xinlei Sun (University of Illinois) použili nově získaná data shromažďovaná na celém světě a pečlivě zkoumali tvar zemského jádra. Výsledky svého výzkumu budou publikovat v Earth and Planetary Science Letters.

Je složeno hlavně ze železa. Zemské jádro tvoří pevné vnitřní jádro o průměru asi 2 400 km a tekuté vnější jádro o průměru až 7 000 km. Vnitřní jádro hraje důležitou roli při tzv. dynamovém efektu (geodynamu), protože generuje magnetického pole Země.

Pevné vnitřní jádro je elastické a anizotropní, tzn. že seizmické vlny mají v různých směrech různé rychlosti. Bylo zjištěno, že anizotropie se mění v závislosti na polokouli (silnější je na západní než na východní hemisféře) a na poloměru (ve větší hloubce je silnější). V poslední práci Sun a Song popisují další anomálii – globální strukturu nalezenou uvnitř vnitřního jádra.

„K určení anizotropie vnitřního jádra jsme potřebovali jednotnou distribuci seizmických vln pohybujících se křížem krážem přes jádro,“ řekla Sun. „Seizmické vlny, které jsme studovali, byly vygenerovány zemětřesením. Z jedné události jsme získali dostatek seizmických vln zaznamenaných na dostatečném počtu stanic.“

Ve své analýze Sun a Song používali trojrozměrnou tomografickou techniku (zobrazování v řezech) k tomu, aby „převrátili“ anizotropii vnitřního jádra. Provedli parametrizaci anizotropie vnitřního jádra v obou směrech – radiálním i podélném. Pak používali trojrozměrnou metodu sledování paprsků k tomu, aby opakovaně stopovali a vystopovali seizmické vlny pohybující se přes vnitřní jádro.

Složený snímek zemského jádra: pevné vnitřní jádro (asi 2 400 km) a tekuté vnější jádro (asi 7 000 km). Kredit: U. of I.

Objevili nespornou změnu v anizotropii vnitřního jádra, zřetelně vyznačující přítomnost ještě jednoho „nejvnitřnějšího“ jádra s průměrem asi 1 180 km – o málo menší než polovina průměru vnitřního jádra (2 400 km).

Zvětšit obrázek

Princip geodynama a vzniku magnetické pole Země. Kredit: NASA/ Marshall Space Flight Center

Podle vědců je rozvrstvení jádra možno interpretovat buď jako rozdílné složení nebo jako jiná krystalická fáze železa ve vnitřním jádru.

„Naše výsledky naznačují, že vnější část vnitřního jádra je složena z krystalů železa s různými, preferovanými směry vyrovnání podél zemské rotační osy,“ řekla Sun. „Nejvnitřnější jádro mohou tvořit jiné fáze krystalického železa nebo mají odlišný model zarovnání.“
 

Ačkoliv anizotropie vnitřního jádra byla navrhována již před 20 lety, „toto je poprvé, co jsme byli schopni dát dohromady všechny kousky, abychom vytvořili trojrozměrný pohled,“ řekl Song. „Tento pohled by nám měl pomoci lépe chápat charakter, složení a vývoj vnitřního jádra Země.“

Zvětšit obrázek

Xiaodong Song (vlevo) a Xinlei Sun (vpravo), oba z University of Illinois. Kredit: L. Brian Stauffer

Zdroj:
University of Illinois