Uwaga redaktora: Don Lincoln jest starszym naukowcem w Fermi National Accelerator Laboratory. Jest autorem kilku książek naukowych, w tym swojej nowej książki „Einstein’s Unfinished Dream: Practical Progress Towards a Theory of Everything”. Jest także producentem serii filmów edukacyjnych do nauki przedmiotów ścisłych. Śledź go na Facebooku. Opinie wyrażone w tym komentarzu są jego własnymi. Zobacz więcej opinii w CNN.

CNN
—

Jeśli o kimś mówi się, że jest uziemiony, oznacza to, że jest rozsądny i stabilny – solidne osoby, na których można polegać, jeśli chodzi o wydanie starannej i przemyślanej opinii. Samo znaczenie tego terminu wynika z solidności i stabilności gruntu, po którym chodzimy. Jednak ostatnie doniesienia w mediach przedstawiają inny obraz tego, co dzieje się pod ziemią – taki, w którym jądro Ziemi robi bardzo zaskakujące i nieoczekiwane rzeczy.

Niedawny artykuł opublikowany w czasopiśmie Nature Geoscience opisuje zmianę w ruchu jądra Ziemi – a wraz z tą wiadomością mnożyły się nagłówki, niektóre twierdząc, że jądro Ziemi przestało się obracać.

Ale ta interpretacja jest w rzeczywistości myląca. Jądro Ziemi nie zatrzymuje się dosłownie; jednak się zmienia.

Ziemia nie jest litą kulą; składa się z kilku warstw. Istnieje najbardziej wewnętrzne jądro, które jest stałą kulą mniej więcej tego samego rozmiaru co planeta Mars. Otoczenie to zewnętrzne jądro, którym jest płynna skała. Następną warstwą jest płaszcz, którego konsystencja przypomina toffi. Wreszcie jest skorupa, która jest najbardziej zewnętrzną warstwą – miejscem, w którym żyjemy.

Gdyby Ziemia była litą kulą, każda warstwa obracałaby się synchronicznie, obracając się raz dziennie. Jednak ze względu na warstwową strukturę jądro Ziemi może obracać się z nieco inną prędkością niż powierzchnia i inne warstwy. A w latach 90. naukowcy wykorzystali dane geologiczne zebrane w ciągu ostatnich kilku dekad, aby wykazać, że jądro Ziemi obraca się nieco szybciej niż reszta Ziemi. Różnica jest niewielka – około 1° rocznie szybciej niż powierzchnia Ziemi.

To nowsze badanie wykazało, że rotacja rdzenia zwalnia. Nie zatrzymuje się, ale teraz obraca się z tą samą prędkością co Ziemia. Co więcej, wydaje się, że jądro może zwalniać, tak że ostatecznie będzie obracać się nieco wolniej niż Ziemia. Jest to interesujące z naukowego punktu widzenia, ale raczej mniej dramatyczne, niż sugerowały niektóre nagłówki.

Naukowcy obserwowali już tę okresową zmianę prędkości obrotowej jądra Ziemi i nadal debatują nad tempem, w jakim ona zachodzi, przy czym niektórzy sugerują cykl 70-letni, podczas gdy inni sugerują znacznie szybszy.

Dla geologów to fascynująca rzecz. Promień Ziemi wynosi zaledwie 4000 mil, a najgłębsza studnia, jaką kiedykolwiek wykopano, ma nieco ponad 7,5 mili. Skorupa pod kontynentami Ziemi może mieć około 40 mil głębokości, chociaż skorupa pod oceanami może być znacznie cieńsza. Poznanie struktury Ziemi wymaga metod pośrednich, obejmujących badanie szybkości fal z trzęsień ziemi przemieszczających się przez Ziemię lub badanie bogatej skarbnicy danych o tym, jak dźwięk z wybuchów jądrowych przechodzi przez Ziemię. Z kilkoma wyjątkami testy jądrowe zostały wstrzymane w połowie lat 90.

Abstrahując od przytłaczających nagłówków, to ostatnie badanie potwierdza wcześniejsze wyniki pokazujące, że rotacja wewnętrznego jądra zmienia się w czasie i pomaga geologom próbującym zrozumieć mechanizm, za pomocą którego zachodzą te zmiany. To, na czym zależy geologom, to wzajemne oddziaływanie sił grawitacyjnych i magnetycznych w Ziemi, które przyspieszają i spowalniają obrót jądra.

Należy jednak wyciągnąć z tego znacznie ważniejszą lekcję, a mianowicie, że naukowcy są w stanie dokonywać niezwykle precyzyjnych pomiarów tego, co dzieje się pod powierzchnią Ziemi. To wielka sprawa – w końcu to jedyna planeta, jaką mamy. To, co dzieje się pod ziemią, ma ogromne potencjalne konsekwencje dla ludzkości.

Weźmy pod uwagę superwulkan drzemiący pod Parkiem Narodowym Yellowstone. Mniej więcej co pół miliona lat (czasami dłużej) Yellowstone przekształca się w wulkan, który wyrzuca do atmosfery setki lub tysiące razy więcej popiołu niż podczas erupcji góry St. Helens w 1980 roku. Podczas gdy niektórzy martwili się, że być może superwulkan Yellowstone ma kolejną erupcję, ostatnie badania rozwiały obawy, że niebezpieczeństwo jest bliskie. Jednak biorąc pod uwagę skalę szkód, jakie spowodowałaby taka erupcja, geolodzy muszą nadal monitorować to, co się dzieje.

A pod powierzchnią Ziemi dzieje się znacznie więcej. Ziemskie pole magnetyczne prowadzi statki na morzu i zagubionych turystów w bezpieczne miejsce. Łatwo uwierzyć, że znajomy kompas zawsze będzie działał, jednak geolodzy wykazali, że pole magnetyczne Ziemi nie jest stałe. Rzeczywiście, co kilkaset tysięcy lat pole się odwraca, a magnetyczne południe przechodzi w północ i odwrotnie.

I chociaż odwrócenie prawdopodobnie nie jest bliskie, położenie północy magnetycznej zmienia się nawet w ludzkich skalach czasu. Na początku XX wieku znajdował się w północnej Kanadzie, jednak przeniósł się do Oceanu Arktycznego i zbliża się teraz do Syberii.

Dzięki lepszemu zrozumieniu wewnętrznego funkcjonowania Ziemi naukowcy będą mogli pomóc ludzkości przygotować się na znaczące zmiany w ziemskim polu magnetycznym. Gdyby tak się stało, musielibyśmy zmienić całe oprzyrządowanie, które opiera się na kompasach do nawigacji.

Mamy tylko jedną planetę i to, co się na niej dzieje, może dotknąć każdego z nas. Konieczne jest, aby geolodzy nadal badali, co dzieje się wewnątrz naszego globu – a ten niedawny pomiar zmian rotacji jądra Ziemi daje nam pewien komfort, że jesteśmy na bieżąco.

I… przyznaj się… to całkiem fajne.