Der Rhythmus des Erdkerns seit 8,5 Jahren

Forscher aus China haben die Existenz eines Inner Core Wobble (ICW) seit etwa 8,5 Jahren sowohl bei der Polarbewegung als auch bei Änderungen der Tageslänge bestätigt und dabei eine konstante Neigung von etwa 0,17 Grad zwischen dem inneren Erdkern und dem Erdmantel festgestellt, was traditionelle Annahmen in Frage stellt. Und geben Einblick in die innere Dynamik und Dichteverteilung der Erde.

Die Ergebnisse der Studie werden in veröffentlicht Naturkommunikation.

Der innere Kern der Erde ist eine feste, dichte Kugel, die hauptsächlich aus Eisen und Nickel besteht. Es liegt unter dem flüssigen Außenkern und hat einen Radius von etwa 1.200 Kilometern (746 Meilen). Diese Region spielt eine entscheidende Rolle in den geophysikalischen Prozessen der Erde, beeinflusst das Magnetfeld des Planeten und trägt zur Gesamtdynamik des Erdinneren bei.

Das Verständnis der Eigenschaften und des Verhaltens des inneren Kerns ist wichtig, um Rätsel um die Struktur der Erde, die seismische Aktivität und das Magnetfeld zu lösen.

ICW bezeichnet die oszillierende Bewegung des Erdkerns um seine Rotationsachse. Dieses Phänomen ist durch periodische Schwingungen der Formachse des inneren Kerns gekennzeichnet.

Eine neue Studie hat bestätigt, dass das ICW der Erde eine periodische Bewegung mit einem Zyklus von etwa 8,5 Jahren aufweist. Diese oszillierende Bewegung wurde bei Messungen der Polarbewegung, der periodischen Bewegung der Erdrotationsachse, Änderungen der Tageslänge (ΔLOD) und Änderungen der Erdrotationsgeschwindigkeit beobachtet.

Professor Hao Ding, Co-Autor dieser Forschung und Dekan der Abteilung für Geophysik an der Universität Wuhan, ließ sich von den unkonventionellen Dichtestrukturen inspirieren, die sich in der freien Schwingung der Erde zeigen.

„Mein damaliger Doktorand Dr. Yachong An und ich entdeckten ein 8,5-Jahres-Signal in PM und ΔLOD, was uns dazu veranlasste, die aktuelle Studie durchzuführen“, sagte er gegenüber Phys.org.

Die Freiheit der Erde, zu beben und zu rotieren

Die Erde besteht aus vier Schichten: Kruste, Mantel, äußerer Kern und innerer Kern.

Traditionell basiert unser Verständnis der Erdrotation auf der Annahme einer gleichmäßigen Dichteverteilung im Mantel und Kern entlang der radialen Richtung (vom Zentrum nach außen verlaufend). Diese Annahme führt zu der Annahme, dass die Rotationsachse des Erdkerns mit der Rotationsachse des Erdmantels zusammenfällt.

„Die Ergebnisse der freien Schwingungen der Erde (natürliche Schwingungen der Erde als Ganzes) deuten jedoch darauf hin, dass die Dichtestrukturen im Erdinneren sehr heterogen sind, sodass diese Annahme nicht realistisch sein sollte“, erklärte Dr. Ding.

Wann Professor Ding analysierte Als PM der Erde im Jahr 2018 erschien, erschien ein Signal mit einer Periode von etwa 8,5 Jahren, das auf die Anwesenheit des ICW hinweist. Diese unerwartete Entdeckung, die später durch ein ähnliches Signal im ΔLOD der Erdrotation gestützt wurde, führte zu einem Paradigmenwechsel.

Basierend auf diesen Entdeckungen analysierten die Forscher sorgfältig den PM und ΔLOD der Erdrotation und identifizierten ein Signal von etwa 8,5 Jahren im PM als Manifestation des ICW.

Zu dieser Schlussfolgerung kommt man, nachdem drei externe Anregungsquellen ausgeschlossen wurden – atmosphärische, ozeanische und hydrologische. Interessanterweise beschränkt sich die 8,5-Jahres-Indikation nicht nur auf die Präzisionsmedizin; Es ist auch in der periodischen Bewegung der Erdrotationsachse oder ΔLOD ständig vorhanden.

Diese gleichzeitige Anwesenheit deutet stark auf eine tiefe Beziehung zwischen dem ICW und dieser Rotationsdynamik hin.

Die statische Neigung zwischen dem inneren Kern und dem Mantel

Um das in PM und ΔLOD erkannte 8,5-Jahres-Signal zu erklären, untersuchten die Forscher die Amplitude des ICW in beiden. Daraus schlossen sie, dass zwischen der Rotationsachse des inneren Kerns und dem Mantel ein konstanter Neigungswinkel von 0,17 Grad besteht.

„Dies bedeutet einen möglichen unterschiedlichen Rotationswinkel des inneren Kerns nach Osten von weniger als 1 Grad und eine Fehlausrichtung der Symmetrieachsen der unteren Mantel/Kern-Grenzschicht und des Mantels mit dem oberen Mantel.“

„Diese Abweichungen liefern wertvolle Einschränkungen für das 3D-Dichtemodell des Mantels und stellen Annahmen im abgeflachten Flüssigkeitskern in Frage, indem sie mögliche Abweichungen von der idealen Sphärizität hervorheben, die mit herkömmlichen Theorien berechnet wurde“, erklärte Dr. Ding.

Darüber hinaus offenbart die Periodizität des ICW von etwa 8,5 Jahren eine weitere Ebene der Komplexität der Erde. Die periodische Bewegung deutet auf einen Dichtesprung von etwa 0,52 g/cm3 hin³ Am inneren Kernrand.

Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, dass es an der Grenze zwischen dem inneren Kern und seinen umgebenden Schichten zu einer spürbaren Dichteänderung kommt.

Während sich die Forschung hauptsächlich auf den inneren Kern konzentriert, könnten die identifizierte konstante Neigung und das ICW ihren Einfluss auf umfassendere geophysikalische Phänomene ausweiten. Wie Dr. Ding erklärte: „Statische Neigung kann auch zu einer gewissen Änderung der Form des Flüssigkeitskerns führen, was zu einer Änderung der Bewegung der Flüssigkeit und einer entsprechenden Änderung des Erdmagnetfelds führt.“

Implikationen für die zukünftige Forschung

Die Entdeckung des ICW der Erde und der damit verbundenen konstanten Neigung stellt die traditionellen Annahmen über die Erdrotation in Frage. Die 8,5-jährige Periodizität des ICW, begleitet von einem spürbaren Dichtesprung an der inneren Grenze des Kerns, offenbart die Komplexität der inneren Dynamik unseres Planeten.

Zukünftige Forschungen von Dr. Ding und seinem Team zielen darauf ab, tiefer in die stratigraphische Struktur und Dichte des Erdkerns einzutauchen und die Muster und Perioden der Kernbewegungen zu erforschen.

„Die Schichtstruktur und Dichte des Erdkerns ist seit langem ein Thema in der geowissenschaftlichen Forschung. Unser Ziel ist es, tiefer in die periodische Schwingung und unterschiedliche Rotation des Erdkerns einzutauchen und diese unterschiedlichen konzeptionellen Theorien zu klären, die möglicherweise schwer zu verstehen sind.“ “ Koexistenz.“