Российский ученый оценил утверждения об остановке ядра Земли

Китайские ученые сделали сенсационное заявление: вращение твердого ядра Земли замедлилось практически полностью и вообще может смениться на противоположное. Стоит ли доверять их выводам, и что происходит в недрах нашей планеты? Об этом спросили доктора физико-математических наук, член-корреспондента РАН, директора института физики Земли им. Шмидта РАН Сергея Тихоцкого.

– Тут произошло классическое недопонимание между учеными и обществом. Потому что, с одной стороны, заявлению китайских ученых можно доверять, оно кажется вполне достоверным. Во всяком случае, возможное объяснение этих фактов, которые они наблюдают. Но только они не сказали, что ядро Земли остановилось или начало вращаться в противоположную сторону, это просто интерпретация.

На самом деле ядро Земли вращается вместе со всей нашей планетой в одну и ту же сторону. Но, поскольку внутреннее ядро Земли находится внутри внешнего, то внешняя оболочка, то есть мантия Земли, кора Земли, и внутреннее ядро Земли совершенно не обязаны вращаться в точности с одной и той же скоростью. Они вполне могут вращаться с немножечко разной скоростью, об этом давно известно и написано в учебниках.

И, собственно говоря, в статье китайских коллег как раз и говорится о том, что эта небольшая разница в скоростях между мантией и ядром Земли со временем меняется, испытывает некоторые колебания. И если на периоде с конца 70-х годов и до середины 2000-х ядро чуть-чуть опережало мантию, то есть вращалось в среднем примерно на 0,13 градусов быстрее, то после 2009 года оно стало вращаться практически синхронно с мантией. То есть пришло в некую синхронизацию с ней. А в целом, если мы возьмем внешнюю систему координат, то все вращается в одну сторону, просто чуть-чуть с разной скоростью.

А возможно ли, как это интерпретировали коллеги в мировых СМИ, что произошел «разворот направления вращения твердого ядра»? Мантия в одну сторону, ядро в другую?

– Нет, полный разворот в другую сторону абсолютно исключен. Они не могут вращаться в разные стороны в абсолютной системе координат, связанной с Солнцем. Да, они могут вращаться с чуть-чуть разными скоростями, и это совсем крошечный эффект, который заметен только приборам. Человеку он не может быть заметен.

В той статье, которую я читал, было написано, что произошла остановка твердого ядра, и Земля потеряет магнитное поле, а значит, мы потеряем защиту от космической радиации, атмосфера улетит, а космическая радиация придет…

– Это классический пример вольной интерпретации и неправильно понятых фактов. На самом деле все не так. Более того, хочу сказать, что один из важных выводов статьи китайских коллег в том, что эти процессы, то есть изменения скорости ядра относительно мантии, носят колебательный характер. И ситуация, которую мы имеем сейчас, по данным китайских сейсмологов, примерно такая же, какая была в 60-е – 70-е годы ХХ века. И тогда не происходило ничего особенного. Из их исследований следует, что процесс, который наблюдается, нормален для Земли. Он носит колебательный характер и, по всей видимости, происходит в истории Земли миллионы лет. Но поскольку у нас есть данные только с середины ХХ века, то и видим мы только половинку синусоиды. А о части, которую не видим, у нас данных не было.

Насколько я знаю, выводы китайских ученых основаны на изучении сейсмических волн. Возможно ли иное объяснение, интерпретация тех данных, которые они получили?

– Да, возможна. И они об этом честно пишут в своей статье. Что эти данные могут быть объяснены не в рамках дифференциального вращения ядра и мантии, а в рамках, например, модели, когда внутреннее ядро Земли просто неравномерно растет. А это известный процесс, поскольку в процессе эволюции Земли понемногу радиус внутреннего ядра увеличивается. А также это может быть объяснено каким-то частичным плавлением вещества на поверхности внутреннего и внешнего ядра. Но, по мнению коллег, которое выглядит достаточно убедительно, все-таки именно процессы относительного вращения ядра и мантии дают более согласованную картину, более полное объяснение тем фактам, которые они видят. Но нельзя отрицать того, что могут быть и другие объяснения.

Непосредственно посмотреть мы не можем, вынуждены довольствоваться неполными данными.

А как вы относитесь к той гипотезе строения планеты, о которой высказываются некоторые ученые, что внутреннее твердое ядро неподвижное? А колебания сейсмических волн вызваны просто неровностью его поверхности?

– Неровность поверхности внутреннего ядра, конечно, существует. И на самом деле объяснение, которое предлагается, сводится к тому, что эта неровность поверхности меняется. Ведь что, собственно, обнаружили китайские коллеги в этой статье? То, что что-то меняется в верхней части внутреннего ядра Земли. Но это может быть вращение внутреннего ядра, когда, условно, ядро то одним, то другим боком поворачивается. Но на самом деле это доли градуса в год, то есть буквально первые километры за 10 лет набегают. А может быть это связано с тем, что где-то ядро растет быстрее, где-то медленнее. Безусловно, это возможное альтернативное объяснение. Сказать, как есть на самом деле, на настоящий момент точно невозможно, и об этом честно написано в этой статье.

Несмотря на разницу взглядов на происходящее в недрах нашей планеты, все ученые сходятся во мнении, что продолжать исследования надо. А как? Вы же сами сказали, что самая глубокая скважина 14 км. А все, что дальше, мы не знаем, как устроено. И как вообще дальше изучать?

– Конечно, мы вынуждены находиться в пассивном положении во всем, что касается строения глубоких недр, когда мы говорим о ядре Земли. Потому что, как говорили великие сейсмологи, единственный фонарик, который освещает недра нашей планеты – это землетрясения. Мы вынуждены ждать достаточно сильных землетрясений, которые могут быть зарегистрированы в достаточном удалении, чтобы волны прошли через внутреннее ядро. Поэтому на определенную пассивную позицию мы здесь обречены.

Хотя, конечно, разного рода инновационные подходы, связанные с мюонной томографией, нейтринной томографией Земли развиваются. Но пока это все очень далеко от того, чтобы давать настолько же хорошие результаты, которые дает сейсмология. Она остается основной точкой опоры в плане поступления наблюдательных данных. Хотя, конечно, надо заметить, что все эти данные должны быть согласованы с другими геофизическими полями – полем силы тяжести, магнитным полем. И если у вас что-то оказывается несогласованным, значит в модели где-то ошибка.

Но без дела люди не сидят. Объем сейсмологических данных огромен, они поступают постоянно, у нас сейчас на планете очень развитая сейсмическая сеть. Поэтому очень важна теоретическая работа. Потому что все те выводы, которые мы обсуждаем, в статье в значительной степени сделаны качественно. Кое-какие количественные оценки даны по скорости вращения внутреннего ядра относительно мантии, эти 0,13 градусов в год. А дальше начинаются такие качественные интерпретации, что на что похоже, где похоже на изменение продолжительности дня по периодам. Но количественных оценок там нет, потому что сделать их намного сложнее, чем просто дать качественный анализ. И эта работа, как мне кажется, сейчас в значительной степени послужит точкой роста, стартовой точкой, от которой дальше начнутся теоретические исследования построения модели. И они переведут эти качественные выводы коллег на количественную основу, что-то подтвердят, что-то опровергнут. Сейчас очень хороший шанс для теоретиков.

А как бы вы обозначили, какая задача из тех, что стоят перед учеными, изучающими ядро, первостепенна? Почему именно она?

– Если говорить о тех, кто изучает ядро, то таких ученых не так много во всем мире. Потому что это очень глубоко и непосредственного влияния на нашу жизнь на поверхности планеты не оказывает. Но там есть масса интереснейших эффектов, которые могут говорить о том, как образовывалась планета, как она эволюционирует. И в этом плане очень важным является вопрос о том, присутствует ли в ядре сейсмическая энтропия. То есть одинакова ли скорость распространения сейсмических волн по разным направлениям. От решения этого вопроса во многом зависит решение вопроса о том, как формировалась Земля на ранних стадиях. То есть можно сделать важные научные выводы. И выяснение этой сейсмической энтропии ядра – это очень важное направление, в котором люди уже двигаются. Я думаю, в ближайшее время оно будет развиваться. Все-таки данных сейчас много, и данных хороших.