Jaderné testy po desítkách let odhalily nové tajemství zemského jádra
Shutterstock.com
Jaderné testy po desítkách let odhalily nové tajemství zemského jádra
Podzemní jaderné exploze z dob studené války dostaly po desetiletích nečekané vědecké využití. Seismické vlny, které tehdy proletěly nitrem planety, umožnily vědcům zachytit změny v tekutém vnějším jádru Země. Nová studie naznačuje, že je mnohem dynamičtější a proměnlivější, než se dosud předpokládalo.
šéfredaktor
O tom, co se odehrává tisíce kilometrů pod našima nohama, vědci stále vědí jen nepřímo. Zemským nitrem se nelze provrtat, a jeho strukturu proto geofyzici rekonstruují především pomocí seismických vln. Tentokrát jim posloužil neobvyklý zdroj dat: podzemní jaderné testy prováděné mezi lety 1977 a 1995 na atolu Mururoa ve Francouzské Polynésii.
Geofyzička Ying Zhou z Virginia Tech analyzovala seismické vlny vyvolané těmito explozemi, které po průchodu planetou zaznamenala stanice v Kazachstánu. Výhodou bylo, že jednotlivé výbuchy probíhaly téměř na stejném místě. Vlny tak Zemí cestovaly velmi podobnými trasami a jejich rozdíly bylo možné porovnávat s mimořádnou přesností. Výsledky byly publikovány v Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Rozhodovaly desetiny sekundy
Zhou zjistila, že se doba průchodu seismických vln vnějším jádrem v jednotlivých obdobích měnila. Ve srovnání s rokem 1977 byly v letech 1982 až 1983 přibližně o 0,1 až 0,15 sekundy rychlejší, podobné zrychlení studie zaznamenala také mezi lety 1988 a 1990. V roce 1995 byly naopak asi o 0,15 až 0,2 sekundy pomalejší. Právě tyto rozdíly popisuje původní studie Ying Zhou.
Z pohledu běžného člověka jde o téměř nepostřehnutelný rozdíl. U seismické vlny, která prochází tisíce kilometrů hluboko uvnitř planety, však desetiny sekundy představují významnou změnu. Naznačují, že materiál v zemském vnějším jádru není dokonale homogenní a jeho struktura se může měnit už v horizontu několika let.
Analýza pracovala se 112 dvojicemi jaderných testů, přičemž exploze v každém páru se odehrály mimořádně blízko sebe. Díky tomu vědci mohli omezit vliv rozdílného místa zdroje a soustředit se na změny, ke kterým docházelo uvnitř samotné Země. Podle ScienceAlert byly jednotlivé exploze v párech vzdáleny méně než 0,05 stupně.
Nový druh seismické vlny
Studie zároveň identifikovala dosud nerozpoznanou seismickou fázi, kterou Zhou označila jako PKrKP. Na rozdíl od známějších vln procházejících vnitřním jádrem nebo odrážejících se od jeho hranice se tato vlna odráží uvnitř tekutého vnějšího jádra.
Právě to umožnilo lépe oddělit změny vznikající ve vnějším jádru od vlivů zemského pláště. Vědci porovnávali tyto signály s takzvanými PP vlnami, které se šíří především pláštěm.
Výsledkem je obraz zemského jádra jako podstatně dynamičtějšího prostředí, než by mohla naznačovat jednoduchá školní představa obrovské vrstvy roztaveného železa.
V nitru Země se může pohybovat obří anomálie
Podle studie by pozorované změny mohla vysvětlovat rozsáhlá anomálie v jižní části Pacifiku. Zhou odhaduje strukturu s horizontálním rozměrem přes 700 kilometrů a tloušťkou kolem 100 kilometrů, která by mohla způsobovat naměřené změny rychlosti seismických vln. Studie spojuje rychlé změny s intenzivním promícháváním tekutého vnějšího jádra.
Jedním z možných vysvětlení je přítomnost pevnějšího materiálu, který se pohybuje uvnitř kapalného kovového jádra. Jde však zatím o interpretaci výsledků, nikoli přímé pozorování takové struktury.
Pochopení těchto pohybů není pouze geologickou kuriozitou. Proudění elektricky vodivého železa a dalších kovů ve vnějším jádru vytváří takzvané geodynamo, které je odpovědné za magnetické pole Země. Lepší znalost dynamiky jádra by proto mohla pomoci vysvětlovat i dlouhodobé změny magnetického pole planety.
Výzkum tak využil vedlejší produkt jedné z nejtemnějších kapitol moderní historie. Jaderné testy ve Francouzské Polynésii zanechaly závažné ekologické a společenské následky. O několik desítek let později ale jejich seismické záznamy zároveň poskytly vědcům experiment, který by dnes bylo prakticky nemožné zopakovat – sérii téměř identických zdrojů otřesů, jejichž vlny opakovaně proletěly samotným srdcem Země.
