Хто б міг подумати, що вибухи, які сколихнули планету десятиліття тому, дадуть нам відповіді про те, що відбувається у її найпотаємніших глибинах? Ця історія не про шпигунські романи, а про науку та дивовижну здатність людства використовувати, здавалося б, несприятливі події для глибоких відкриттів. Мова йде про ядерні випробування, що відбулися понад 30 років тому, і їхній несподіваний вплив на наше розуміння ядра Землі. Повідомляє T4 з посиланням на sciencealert.com. Ми звикли до шкільних уроків географії, де Земля – це акуратний пиріг з кількома шарами: тверде супергаряче внутрішнє ядро, оточене розплавленим зовнішнім ядром з металу, потім в’язка мантія і, нарешті, тонка тверда кора, на якій ми й живемо. Але це розуміння – відносно молоде, йому лише близько 120 років. До нього дійшли завдяки сейсмометрам, що почали фіксувати землетруси та аналізувати так звані P-хвилі (первинні, вони ж поздовжні) і S-хвилі (вторинні, або поперечні). P-хвилі, як справжні всеїдні мандрівники, можуть проходити крізь тверді тіла і рідини, тоді як S-хвилі – лише крізь тверді. Коли S-хвилі не доходили до протилежного боку планети, стало очевидно: вони наштовхувалися на рідину. А зміна характеру P-хвиль вказувала на рух крізь різні матеріали. Завдяки ядерним випробуванням: новий погляд на серце планети Фото: sciencealert.com Тепер, використовуючи дані з незвичайного джерела – підземних ядерних вибухів, проведених багато десятиліть тому, – вчені отримали ще більше деталей про внутрішні системи нашої планети. Геофізик Їн Чжоу (Ying Zhou) з Університету Вірджинія Тек (Virginia Tech) проаналізувала сейсмічні хвилі, що генерувалися підземними ядерними вибухами на атолі Муруроа у Французькій Полінезії між 1977 і 1995 роками. Ці хвилі, проходячи крізь Землю, фіксувалися сейсмічною станцією в Казахстані, даючи Чжоу серію повторюваних “знімків” того, що відбувалося всередині планети в різні моменти часу. І ось що цікаво: оскільки випробування відбувалися майже в одній точці, сейсмічні хвилі йшли надзвичайно схожими шляхами. Чжоу виявила, що сейсмічні хвилі, які проходили через зовнішнє ядро, не завжди долали шлях за однаковий час. Порівняно з 1977 роком, хвилі були приблизно на 0,1 секунди швидшими у 1982 та 1983 роках і приблизно на 0,15 секунди швидшими між 1988 і 1990 роками. Але до 1995 року вони стали приблизно на 0,15-0,2 секунди повільнішими. Це крихітні частки секунди, погодьтеся. Але для сейсмічної хвилі, яка долає тисячі кілометрів крізь планету, це дуже значущі відмінності. Ці результати показують, що хвилі проходять через гетерогенні (змішані) матеріали, і ці матеріали, схоже, рухалися протягом 30 років запису сейсмічних хвиль. До речі, схожі зміни у швидкості потоків у зовнішньому ядрі були виявлені і в іншому дослідженні Їн Чжоу. За даними, опублікованими у червні 2022 року, сейсмічні хвилі SKS від землетрусів 2018 року пройшли через зовнішнє ядро приблизно на одну секунду швидше, ніж у 1997 році. PKrKP: Секретні хвилі та “кротони” в розплавленому металі Дослідження також ідентифікувало раніше невідомий тип сейсмічної хвилі, яку Чжоу назвала PKrKP. На відміну від більш звичних хвиль, що проходять крізь внутрішнє ядро або відбиваються від нього, хвиля PKrKP відбивається всередині середньої частини зовнішнього ядра. Ця незвичайна поведінка допомогла Чжоу ізолювати ту ділянку сейсмічної подорожі, яка могла б виявити зміни саме у рідкому зовнішньому ядрі. Масштаб і швидкість змін, помічених у зовнішньому ядрі, вказують на інтенсивне перемішування. Чжоу припускає, що широка аномалія певного виду “з латеральною протяжністю понад 700 кілометрів і товщиною близько 100 кілометрів у низьких широтах південної частини Тихого океану може пояснити спостережувані аномалії часу проходження PKP хвиль у 0,1-0,2 секунди”. Якщо чесно, це схоже на величезні шматки твердого матеріалу, що плавають у рідкому зовнішньому ядрі, ніби гігантські грінки в томатному супі. А ще, за даними травня 2026 року, велика область рідкого заліза під екваторіальною частиною Тихого океану змінила напрямок руху із західного на східний приблизно у 2010 році, а після 2020 року цей східний потік почав слабшати. Усе це підтверджує, що зовнішнє ядро — це не просто статична ванна з розплавленого металу. Зміни в ядрі можуть відбуватися надзвичайно швидко, всього за одне десятиліття. Чому це важливо для нас: від магнітного поля до тривалості доби Гігантські аномалії, що змінюють рух зовнішнього ядра, захоплюючі самі по собі. Але розуміння цього руху може допомогти геологам краще зрозуміти, що саме керує (або потенційно змінює) процеси, відповідальні за магнітне поле Землі. Це поле, до речі, захищає нас від сонячної радіації, що є критично важливим для життя на планеті. Попередні дослідження, наприклад, від Університету Південної Каліфорнії, вказували на те, що зовнішнє ядро може викликати зміну форми внутрішнього ядра, що також може порушувати магнітне поле. І ось що ще цікаво: станом на лютий 2025 року, внутрішнє ядро Землі поступово змінює свою форму, і це впливає не лише на магнітне поле, але й на тривалість доби! А на початку 2025 року взагалі було виявлено новий, раніше невідомий шар всередині внутрішнього ядра Землі – уявіть собі, ми все ще відкриваємо “нові” шари у нашій власній планеті! Це показує, як багато ще невідомо про наш дім. Дослідження жовтня 2025 року також показали, що для початку кристалізації внутрішнє ядро має містити близько 3,8% вуглецю, що більше, ніж вважалося раніше. Усе це перевертає наше уявлення про сталість земних глибин. Нам, звісно, не дістатися до ядра напряму. Найглибша штучна свердловина в історії сягає лише 12 263 метрів, тоді як внутрішнє ядро розташоване на глибині понад 5100 кілометрів. Тому сейсмічні дослідження залишаються нашим головним вікном у ці глибини, і саме ядерні випробування, що залишили неймовірно руйнівний слід в інакше незайманих екосистемах, принаймні дали вченим спосіб “підслухати” найглибший механізм Землі. FAQ: Відповіді на ваші запитання про ядро Землі Як ядерні випробування допомогли вивчити ядро Землі? Підземні ядерні вибухи, проведені в одній і тій самій локації десятиліттями тому, створили контрольовані сейсмічні хвилі. Це дозволило вченим отримати повторювані “знімки” внутрішньої структури Землі в різні моменти часу, порівняти їх і виявити тонкі зміни. Що таке сейсмічні хвилі P і S? P-хвилі (первинні, поздовжні) – це хвилі, які можуть проходити як через тверді тіла, так і через рідини. S-хвилі (вторинні, поперечні) можуть поширюватися лише у твердих середовищах. Їхня поведінка дозволяє вченим робити висновки про стан матеріалів усередині планети. Як швидко змінюється ядро Землі? Зміни можуть відбуватися досить швидко. Дослідження показують, що сейсмічні хвилі проходили через зовнішнє ядро на 0,1-0,2 секунди швидше або повільніше за період у кілька років. Останні дані травня 2026 року вказують, що регіональні зміни в ядрі можуть відбуватися всього за одне десятиліття. Навіщо нам знати про зміни в ядрі? Розуміння динаміки ядра Землі є ключовим для пояснення та прогнозування змін у магнітному полі планети, яке захищає нас від шкідливого сонячного випромінювання. Крім того, зміни у внутрішньому ядрі можуть впливати на тривалість доби. Що таке PKrKP хвилі? PKrKP – це недавно ідентифікований тип сейсмічної хвилі, яка відбивається не від внутрішнього ядра, а всередині середньої частини зовнішнього ядра. Ця унікальна поведінка допомагає вченим точніше вивчати зміни саме в рідкому зовнішньому ядрі. Ці дослідження ще раз підтверджують: наша планета не є статичною кулею. Її глибини живуть своїм життям, постійно рухаються і змінюються, приховуючи ще багато таємниць. І хоча ми не можемо туди зазирнути безпосередньо, завдяки геніальності вчених і несподіваним “даним”, ми продовжуємо збирати по шматочках картину її динамічного серця. Це нагадування, що навіть із минулих подій можна витягти цінні уроки, які формують наше майбутнє розуміння світу.The post Ядерні випробування розкрили несподівані зміни в ядрі Землі first appeared on T4 - сучасні технології та наука.

Ядро Землі довгий час уявляли як досить просту систему: тверде внутрішнє ядро, навколо нього — рідкий шар розплавленого металу, а вище — мантія та тонка земна кора. Але нове дослідження показує, що зовнішнє ядро може бути набагато складнішим, ніж здавалося. Повне дослідження опубліковано в Journal of Geophysical Research. Вчені використали для цього несподіване джерело даних — підземні ядерні випробування, проведені понад 30 років тому. Землю «прослухали» за допомогою вибухів Геофізик Ян Чжоу з Virginia Tech проаналізувала сейсмічні хвилі, які виникали під час підземних ядерних вибухів на атолі Муруроа у Французькій Полінезії в період із 1977 до 1995 року. Особливість цих випробувань полягала в тому, що вибухи відбувалися приблизно в одному й тому самому районі. Їхні хвилі проходили крізь Землю подібними маршрутами, а потім реєструвалися сейсмічною станцією в Казахстані. Фактично дослідники отримали серію своєрідних «знімків» надр планети, зроблених у різні роки. І тут з’явилася цікава деталь: хвилям, які проходили через зовнішнє ядро, у різні періоди було потрібно трохи різний час для подолання шляху. У 1982–1983 роках вони прибували приблизно на 0,1 секунди раніше, ніж у 1977-му. Наприкінці 1980-х різниця сягала близько 0,15 секунди. А до 1995 року хвилі, навпаки, стали приблизно на 0,15–0,2 секунди повільнішими. Для подорожі на тисячі кілометрів крізь Землю такі зміни вже є суттєвими. У зовнішньому ядрі може бути «щось ще» Аналіз показав, що зовнішнє ядро, ймовірно, неоднорідне. Тобто це не просто величезний рівномірний океан розплавленого металу. Чжоу також виявила незвичайний тип сейсмічної хвилі, який назвала PKrKP. На відміну від відомих хвиль, що проходять крізь внутрішнє ядро або відбиваються від нього, ця хвиля відбивається всередині самого зовнішнього ядра. Це дозволило дослідниці окремо проаналізувати зміни саме в рідкому шарі навколо внутрішнього ядра. За розрахунками, результати може пояснити велика область аномального матеріалу в південній частині Тихого океану. Вона може простягатися більш ніж на 700 км по горизонталі та мати товщину близько 100 км. Одна з можливостей полягає в тому, що всередині зовнішнього ядра рухаються великі об’єми твердої речовини. Якщо провести просту аналогію, це може нагадувати шматочки їжі, що плавають у густому супі: основне середовище залишається рідким, але всередині нього переміщуються значні тверді фрагменти. Чому це важливо для магнітного поля Зовнішнє ядро відіграє ключову роль у формуванні магнітного поля Землі. Рух розплавленого металу створює процеси, які підтримують нашу планетарну «магнітну оболонку». Тому будь-які зміни в циркуляції зовнішнього ядра можуть мати значення для розуміння того, як поводиться магнітне поле Землі. Нове дослідження не означає, що вчені вже повністю розгадали механізм цих процесів. Але воно дає важливий аргумент на користь того, що зовнішнє ядро постійно перемішується, а його структура може бути значно складнішою за звичайну модель однорідного шару рідкого металу. Парадоксально, але вибухи, які свого часу залишили серйозний слід у навколишньому середовищі, тепер допомагають ученим краще зрозуміти те, що відбувається на глибині тисяч кілометрів під нашими ногами.

Ви, напевно, пам'ятаєте, як вчили про внутрішні шари Землі на уроках географії: надзвичайно гаряче, тверде внутрішнє ядро, оточене розплавленим металевим зовнішнім ядром, і тверда, але в'язка мантія з розплавлених порід.Це розуміння внутрішньої структури Землі існує лише близько 120 років. Коли землетруси почали відстежувати за допомогою сейсмометрів, геологи змогли виміряти первинні (P) хвилі (які можуть проходити через тверді та рідкі матеріали) і вторинні (S) хвилі (які можуть проходити лише через тверді матеріали).Зміни в сигналах P-хвиль під час їхнього проходження вказували на те, що вони проходять через різні види матеріалів у різний час, а коли S-хвилі не досягали протилежного боку планети, було зрозуміло, що вони натрапили на рідкий матеріал.Тепер, використовуючи дані з несподіваного джерела – підземних ядерних випробувань, проведених більше 30 років тому, – дослідники отримали більше деталей про внутрішні системи нашої планети.У новому дослідженні геофізик Їн Чжоу з Вірджинії Тек проаналізував сейсмічні хвилі, які виникли внаслідок підземних ядерних вибухів на атолі Муруроа, Французька Полінезія, між 1977 і 1995 роками.Ці хвилі проходили через Землю і були зафіксовані на сейсмічній станції в Казахстані, що дало Чжоу набір повторюваних "снімків" того, що відбувалося всередині планети в різні моменти часу.Оскільки ядерні випробування відбувалися в майже одному й тому ж місці, сейсмічні хвилі слідували надзвичайно схожими шляхами через планету.Чжоу виявив, що сейсмічні хвилі, що проходять через зовнішнє ядро, не завжди витрачали однакову кількість часу на подорож. У порівнянні з 1977 роком, хвилі були приблизно на 0,1 секунди швидшими в 1982 і 1983 роках, а між 1988 і 1990 роками – на 0,15 секунди швидшими. Але до 1995 року вони були приблизно на 0,15 до 0,2 секунди повільнішими.Ці частки секунди можуть здаватися незначними, але для сейсмічної хвилі, що проходить тисячі кілометрів через планету, вони мають значення. Як більш точна версія первісних сейсмічних тестів, які призвели до відкриття P- і S-хвиль, ці результати показують, що хвилі проходять через гетерогенні (змішані) матеріали.І цей матеріал, здається, переміщувався протягом 30 років, поки сейсмічні хвилі записувалися.Дослідження також виявило раніше невизнаний тип сейсмічної хвилі, яку Чжоу називає PKrKP. На відміну від більш знайомих сейсмічних хвиль, які проходять через або відбиваються від внутрішнього ядра, хвиля PKrKP відбивається всередині середини зовнішнього ядра. Ця незвичайна поведінка допомогла Чжоу ізолювати частину сейсмічної подорожі, яка могла б виявити зміни в рідкому зовнішньому ядрі.Дослідники порівняли ці хвилі зовнішнього ядра з іншим типом сейсмічної хвилі, званою PP, яка проходить через мантію, а не через зовнішнє ядро.Аналіз використовував 112 пар ядерних випробувань, вибухи в кожній парі відбувалися на відстані менше 0,05 градуса один від одного.Отже, що могло змусити ці особливі хвилі, що проходять через зовнішнє ядро, прискорюватися і сповільнюватися за кілька років?Масштаб і швидкість змін вказують на те, що зовнішнє ядро зазнає інтенсивного змішування. Чжоу, пишучи в дослідженні, оцінює, що широка аномалія якогось роду "з боковим розширенням понад 700 кілометрів і товщиною близько 100 кілометрів у південній частині Тихого океану може пояснити спостережувані аномалії часу подорожі PKP від 0,1 до 0,2 секунди."Чжоу пропонує, що ця значна аномалія, ймовірно, є підвішеним твердим матеріалом, що переміщується через рідке зовнішнє ядро, як величезні шматки грінок, що плавають у томатному супі.Ці результати свідчать про те, що, ймовірно, зовнішнє ядро не є просто величезним басейном чисто рідкого розплавленого металу.Гігантські аномалії, що змінюють рух зовнішнього ядра, є захоплюючими самі по собі, але розуміння цього руху також може допомогти геологам краще зрозуміти, що викликає (або потенційно змінює) процеси, відповідальні за магнітне поле Землі.Попередні дослідження з Університету Південної Каліфорнії вказали на те, що зовнішнє ядро може змушувати внутрішнє ядро змінювати форму, що також може порушити магнітне поле Землі.Це дослідження особливо вражаюче через часові рамки. Попередні спроби виявити зміни в зовнішньому ядрі часто покладалися на сейсмічні події, розділені десятиліттями, і сигнал може бути важко відрізнити від невизначеностей у тому, де насправді відбулися ці землетруси.Тут ядерні випробування надали набагато більш контрольований і обмежений за часом набір повторюваних сейсмічних джерел.Ці десятирічні вибухи – які залишили неймовірно руйнівні сліди в інакше незайманих екосистемах – принаймні дали вченим можливість "почути" найглибші механізми Землі.Повне дослідження в Journal of Geophysical Research.Цікавий фактДослідження показало, що зовнішнє ядро Землі може містити не лише рідкий метал, а й тверді частини, що переміщуються, що може впливати на магнітне поле планети.