Próby jądrowe sprzed dziesięcioleci ujawniły anomalię w jądrze naszej planety

W Polinezji Francuskiej, na południowo-wschodnim krańcu archipelagu Tuamotu, około 1125 km na południowy wschód od Tahiti, znajduje się atol Mururoa. Jest to jeden z dwóch francuskich ośrodków, w których od 1966 roku prowadzono naziemne i podziemne testy broni jądrowej. Dane z 18 lat takich testów pozwoliły geofizyczce dr Ying Zhou z Virginia Tech odnaleźć pokaźnej wielkości anomalię w zewnętrznym jądrze Ziemi.

Ziemia niczym jajko

Zacznijmy od podstaw. Nasza planeta jest geoidą. Jej wnętrze składa się z niezwykle gorącego, stałego jądra wewnętrznego, otoczonego zewnętrznym jądrem z ciekłego metalu. Dalej jest mierzący niemal trzy tysiące kilometrów płaszcz Ziemi. Dopiero na tej ruchomej materii spoczywa cienka, stała skorupa, czyli powierzchnia, na której żyjemy.

Nauka o wnętrzu naszej planety jest stosunkowo młoda. Liczy około 120 lat. Wówczas to po raz pierwszy naukowcy zaczęli rejestrować trzęsienia ziemi za pomocą sejsmometrów. To pozwalało mierzyć fale pierwotne, czyli fale P, czyli takie, które mogą rozchodzić się zarówno w ciałach stałych, jak i cieczach. A także fale wtórne, określane jako fale S, które przemieszczają się wyłącznie przez ciała stałe.

To właśnie zmiana charakterystyki fal P podczas ich wędrówki wskazuje, przez jaki rodzaj materii przechodzi sygnał. Jeśli fale S nie docierają na przeciwległą stronę planety, oznacza to, że musiały po drodze natrafiać na materię w stanie ciekłym.

Zmienna prędkość fal sejsmicznych

Wracamy do badań dr Zhou. Podziemne eksplozje jądrowe również wywołują fale sejsmiczne, które mogą być rejestrowane jak każde inne. Ale w przypadku badań naukowych te konkretne eksplozje miały wyjątkową przewagę – można bardzo precyzyjnie określić źródło fal.

Fale te przebyły drogę przez wnętrze Ziemi i zostały zarejestrowane przez stację sejsmiczną w Kazachstanie. Dzięki temu dr Zhou uzyskała zestaw powtarzających się „migawek” pokazujących, co działo się wewnątrz planety w różnych momentach. Ponieważ próby jądrowe przeprowadzano niemal dokładnie w tym samym miejscu, wywoływane przez nie fale sejsmiczne podążały przez planetę niezwykle podobnymi trasami.

Właśnie ta stałość pozwoliła na pogłębioną analizę i liczne odkrycia. Dr Zhou zauważyła m.in., że prędkość fal dźwiękowych w płynnym jądrze Ziemi zmienia się w ciągu zaledwie 2 do 5 lat, a nie dziesięcioleci, jak sądzono wcześniej. To pierwszy taki dowód.

Anomalia w rejonie południowego Pacyfiku

Badaczka dostrzegła też tajemniczą anomalię widoczną w dwóch różnych, oddalonych od siebie o 700 km miejscach wejścia fal do jądra. Innymi słowy nie jest to lokalny wybryk, tylko coś, co dzieje się na dużym obszarze. Anomalia może być szersza niż wspomniane 700 km, a jej grubość dochodzi do około 100 km. Zmiana gęstości w tym miejscu może dochodzić do 2–3%. Anomalia znajduje się w rejonie południowego Pacyfiku.

Jak zauważa dr Zhou tak szybkie zmiany wskazują na intensywne mieszanie się materii w płynnym jądrze. Prawdopodobnie lekkie pierwiastki albo drobne cząstki stałe „unoszą się” i przemieszczają w płynnym metalu. To ważne, bo właśnie ten ruch napędza ziemskie pole magnetyczne.

Powtarzane w tych samych miejscach próby jądrowe dostarczyły naukowcom dokładniejszych danych niż trudniejsze do porównania trzęsienia ziemi. Trzeba przy tym pamiętać, że na atolu Mururoa doprowadziły do dewastacji środowiska. Były też katastrofalne dla pobliskiej ludności. Analiza odtajnionych w 2013 r. dokumentów (tzw. „Moruroa Files”, projekt Disclose/Princeton/Interprt) wykazała, że opad radioaktywny dotknął aż 90% ze 125 tys. mieszkańców Polinezji Francuskiej. Jest to 10 razy więcej niż oficjalnie przyznawano. Ostatni francuski test jądrowy na Pacyfiku odbył się w styczniu 1996 r. pod atolem Fangataufa.

Źródło: Journal of Geophysical Research: Solid Earth

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i pisarka zajmującą się tematyką popularnonaukową, głównie kosmosem. Absolwentka Uniwersytetu Warszawskiego, przygodę z mediami rozpoczęła ponad 20 lat temu w redakcji „Życia Warszawy”. Poza pisaniem o polskiej i światowej nauce na łamach „National Geographic” współpracuje m.in. z „Wysokimi Obcasami” i kilkoma magazynami premium. Współautorka trzech bestsellerowych książek: „Człowiek – istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Pracuje w Centrum Badań Kosmicznych PAN i współpracuje z polskim Obserwatorium Cerro Murphy w Chile (OCM), którym zarządza CAMK PAN.