Ние знаем повече за далечните планети в нашата Слънчева система, отколкото за центъра на Земята. От Космоса планетата ни може и да прилича на спокойно синьо топче, но вулканите и земетресенията от много време загатват, че под земната кора лежи област с мощна турбулентност и необуздана сила. Именно този невидим свят оказва изключително голямо влияние върху нашия живот...
Ядрото е причината за пораждането на магнитното поле на Земята и наличието на Северен и Южен магнитен полюс. Този магнитен поток дава възможност на моряците да прекосяват океаните и на животните да мигрират. Влиянието му обаче се простира далеч отвъд навигацията. Магнитното поле изпълнява ролята на гигантски щит над нашата планета, отразявайки заредените частици, идващи от Слънцето. Ако ги нямаше, щяхме да бъдем подложени на много по-високи нива радиация, а слънчевите частици биха унищожили атмосферата ни. Животът на Земята зависи от магнитното поле, породено в ядрото.
Земното ядро отдавна изкушава учените, но винаги е съществувал един очевиден и както изглежда, непреодолим проблем с изучаването му - преките наблюдения са невъзможни. Изключително високите стойности на температура и налягане правят немислимо доближаването на разстояние, от което би било възможно да се надзърне в него. Но благодарение на някои амбициозни експерименти и нови методики, учени от цял свят се опитват да разкриват тайните на ядрото. Всъщност, самата Земя ни предоставя едно полезно средство - земетресението.
"Сеизмологията наистина е най-добрият инструмент за изследване вътрешността на планетата", казва сеизмологът проф. Рик Астър. "Това е единственият дистанционен метод за изучаване на сърцевината на Земята с каквато и да е резолюция, с който разполагаме. Без сеизмологията нямаше да знаем кой знае колко за детайлната вътрешна структура на планетата.", пояснява Астър.
Сеизмичните вълни, породени от земетресенията, идват под различни форми. Повърхностните вълни се движат по повърхността на планетата, а обемните преминават през центъра на Земята, за да излязат от другия край. Именно вторите представляват интерес за всеки, който се опитва да изследва земното ядро. Обемните вълни, също са два типа. Първичните (P-вълните) са бързи и карат частиците да трептят по посока на разпространение. При вторичните (S-вълните), чиято скорост е почти два пъти по-ниска, частиците трептят перпендикулярно на посоката на разпространение.
От съществено значение е фактът, че S-вълните се предават само в твърда скала, за разлика от P-вълните, които се придвижват и през флуидни среди. И при двата вида скоростта на разпространение през различните материали е различна, също както е при светлината. Друго сходство на обемните сеизмични вълни със светлинните е, че могат да бъдат отразени на границата между два различни материала.
"Едва 22 минути са необходими на най-бързите сеизмични вълни да достигнат от единия полюс до другия направо през земното ядро", казва Астър.
Преминаването на тези вълни през планетата дава възможност на учените да създадат нещо като рентгеново изображение на вътрешността на Земята.
Едно от най-интригуващите открития е, че скоростта на разпространение на обемните вълни варира според посоката му спрямо планетата - те се придвижват по-бързо по направление север-юг, отколкото на изток или на запад. Ако трябва да бъдем по-точни, измерванията сочат, че тя е с три процента по-висока при движение от полюс до полюс, отколкото по екваториалната равнина.
Това доказателство предполага, че свойствата на ядрото зависят от направлението, също както при дървото. Иначе казано, то е анизотропно. Всъщност земното ядро се оказва едно наистина доста странно място.
Проф. Кеи Хиросе от Токийския технологичен институт смята, че щом човек не може да достигне до земното ядро, най-доброто би било да се опита да го симулира на някое по-удобно за провеждане на изследвания място. Създаването на модел на земното ядро е невероятно предизвикателство. Хиросе трябва да конструира апаратура, която да поддържа налягания, надвишаващи три пъти атмосферното, и температури, надхвърлящи 4700°C. Целта му е да постави при тези условия образец от желязо и никел със същия химичен състав като този на ядрото и да проследи как той се променя в тази екстремна среда.
Хиросе провежда експеримента в синхротрона 8 в префектура Хього, Япония, където има рентгенова апаратура, позволяваща да се наблюдават промените в кристалната структура на метала.
Рентгеновите изображения разкриват забележителни промени в кристалната структура на метала. При един от експериментите кристалите увеличават размерите си 1000 пъти. Не по-малко съществено обаче е, че те остават стабилни.
Това помага на Хиросе да направи удивителен извод за структурата на ядрото.
"Има вътрешно ядро, което съдържа малък брой много, много големи кристали". Ученият смята, че всеки от тях би могъл да е с дължина около 10 км и да съществува в "дървесиноподобна структура", както сам той я определя, простирайки се от север на юг.
Учените виждат магнитното поле като резултат от движението на милионите тонове течен метал на външното ядро около твърдото вътрешно, подобно на работата на динамото. То обаче съвсем не е елементарно. "За хората магнитното поле е просто север и юг", казва проф. Дан Латроп от САЩ."То е много по-сложно, това е само цялостният модел. Има области с по-слабо и такива с по-силно поле. Всички те се движат около планетата, като някои отслабват, а други се усилват по един много сложен начин."
Причините за тези разлики в силата на магнитното поле са измененията в движението на течния метал, намиращ се на хиляди километри под повърхността около твърдото ядро.
"Промените в магнитното поле на Земята, които наблюдаваме, предполагат бури и турбуленции в ядрото", пояснява Латроп.
Мисълта, че на хиляди километри под нас в море от течен метал в земното ядро се вихрят бури, е донякъде зловеща. Именно тези промени са причината за проблемите на инфрачервения телескоп "Хъбъл", които сателитният оператор в НАСА Кен Лабел е бил извикан да разреши в един петъчен следобед на 1997 г.
Телескопът "Хъбъл" е регистрирал, че всяко от пренапреженията се случва в област от Космоса, известна като Южноатлантическа аномалия. В света на космическите изследвания аномалия означава регион от огромно значение. Става въпрос за област на около 500 км над Земята, която се простира от бреговете на Южна Африка до източната страна на южноамериканския континент и се свързва с Бермудския триъгълник заради някои странни явления. За разлика от последния обаче тук има убедителен модел от събития.
Няколко сателита, преминали през аномалията, претърпяват повреди. Компютърното оборудване на космическите совалки аварира. И което е най-странно - астронавтите, преминали през нея, докладват, че виждат падащи звезди, дори със затворени очи.
Направените наблюдения показват, че магнитното поле в Южноатлантическата аномалия е много по-слабо, отколкото където и да е другаде над нашата планета.
За учените слабото магнитно поле в тази област от Космоса е важен прозорец към случващото се в земното ядро.