Pământul de sub picioarele tale pare de neclintit. Dar la o adâncime de aproape 4.800 de kilometri, unde presiunea depășește trei milioane de atmosfere și temperaturile ating valori comparabile cu suprafața Soarelui, se întâmplă ceva care îi obligă pe oamenii de știință să-și reconsidere ideile despre dinamica internă a planetei noastre. Miezul interior solid al Pământului, o minge de fier-nichel de aproximativ trei sferturi de dimensiunea Lunii, și-a încetinit rotația atât de mult încât acum se mișcă înapoi în raport cu straturile exterioare ale planetei.
Acesta nu este intriga unui film științifico-fantastic. Aceasta este o constatare susținută de două studii independente publicate în publicații științifice de renume.
Cum să privești în adâncuri
Niciun om de știință nu a vizitat vreodată nucleul interior al Pământului. Niciun instrument nu a fost niciodată forat la o asemenea adâncime. Tot ceea ce se știe despre inima planetei este obținut indirect – prin studiul undelor seismice care apar în timpul cutremurelor și trec prin întreaga planetă.
În ianuarie 2023, cercetătorii Yang Yi și Xiaodong Song de la Universitatea din Beijing au publicat o lucrare în revista Nature Geoscience, bazată pe analiza datelor seismice acumulate din 1964. Urmărind undele care trec prin nucleul interior de-a lungul unor traiectorii aproape identice în diferite momente, au înregistrat schimbări în timpul de călătorie și forma semnalelor. Aceste modificări au indicat că nucleul și-a schimbat orientarea – și, prin urmare, a schimbat viteza sau direcția de rotație.
În iunie 2024, descoperirile oamenilor de știință chinezi au primit confirmare independentă. O echipă de geofizicieni condusă de John Vidale de la Universitatea din California de Sud și Wei Wang de la Academia Chineză de Științe a analizat datele a 121 de cutremure repetate care au avut loc în largul Insulelor Sandwich de Sud între 1991 și 2023. Cercetătorii au folosit și înregistrări ale testelor nucleare sovietice, franceze și americane din anii 1970, de la care au furnizat puncte de referință suplimentare.
Comparând formele de undă înainte și după presupusa inversare, oamenii de știință au identificat momentele în care miezul interior a revenit la orientarea anterioară – un fel de mișcare cosmică înapoi.
Cronica încetinirii
Miezul interior al Pământului este înconjurat de un nucleu exterior lichid, permițându-i să se rotească independent de restul planetei. O mare parte din a doua jumătate a secolului al XX-lea, nucleul s-a rotit mai repede decât suprafața Pământului, un fenomen pe care oamenii de știință îl numesc superrotație.
Apoi, în jurul anului 2008, a început încetinirea. Până în 2009–2010, miezul interior a încetinit atât de mult încât s-a potrivit momentan cu rotația suprafeței, înainte de a continua să încetinească și, în cele din urmă, să se deplaseze în direcția opusă mantalei, stratul gros de rocă de deasupra miezului exterior.
Un studiu din 2024 a confirmat că din 2003 până în 2008 miezul a menținut superrotația, iar din 2008 până în 2023 a trecut la subrotație – mișcare mai lentă decât straturile din jur, care din punctul de vedere al unui observator de la suprafață arată ca o mișcare înapoi.
Oamenii de știință au descoperit că o fractură similară a avut loc la începutul anilor 1970. Acest lucru ne-a permis să presupunem existența unui ciclu care durează aproximativ 60–70 de ani, în cadrul căruia nucleul fie accelerează, fie încetinește. Forțele motrice din spatele acestui ciclu sunt probabil interacțiunea electromagnetică dintre miezul interior solid și miezul exterior de fier lichid, precum și influența gravitațională a mantalei stâncoase dense. Când echilibrul dintre aceste forțe este deranjat, miezul își schimbă viteza.
O miime de secundă
Titlurile zgomotoase care anunță „oprirea” nucleului creează imaginea unui eveniment brusc, dramatic – ca o monedă care cade pe o masă și se oprește. Realitatea este mult mai subtilă.
O „inversare” a miezului nu este o inversare bruscă. Aceasta este o schimbare extrem de subtilă a mișcării relative, măsurată în fracțiuni de grad pe parcursul mai multor ani și urmărită prin diferențe microscopice în timpul de călătorie a undelor seismice. După cum explică John Vidale, efectul acestei schimbări asupra duratei zilei Pământului este „de ordinul unei miimi de secundă, o cantitate aproape pierdută în zgomotul creat de oceane și atmosferă”.
Miile de secundă. Nicio persoană nu este capabilă să simtă asta. Niciun ceas nu va arăta diferența. Dar acest lucru este suficient pentru oamenii de știință cu instrumentele potrivite și datele potrivite pentru a înregistra modificările.
De ce este acest lucru important
Dacă schimbarea este atât de subtilă, de ce contează? Răspunsul are legătură cu cele două sisteme care fac posibilă viața pe Pământ.
Primul este câmpul magnetic al planetei. Este generat în principal de mișcarea fierului lichid în miezul exterior și acționează ca un scut invizibil, deviând radiațiile periculoase de la Soare. Fără el, viața la suprafață ar fi imposibilă. Rotația miezului interior afectează modul în care curge miezul exterior, iar acesta, la rândul său, generează un câmp magnetic. Oamenii de știință nu înțeleg încă pe deplin natura acestei relații, dar încetinirea nucleului ar putea avea consecințe asupra puterii și stabilității câmpului magnetic pe termen lung.
A doua legătură este cu durata zilei. Pentru cronometrare de precizie, navigație prin satelit și comunicații globale, chiar și micile variații ale vitezei de rotație a Pământului contează. Interacțiunea nucleului cu mantaua poate modifica subtil viteza de rotație a planetei, afectând măsurătorile pe care oamenii de știință le numesc „lungimea zilei”. Fluctuațiile acestui parametru, urmărite de-a lungul deceniilor, dezvăluie un model care se potrivește cu ciclul de 60-70 de ani pe care cercetătorii îl asociază cu comportamentul nucleului interior.
Miezul își schimbă forma
În decembrie 2024, John Vidale a prezentat noi date la conferința American Geophysical Union, adăugând un alt strat misterului. Echipa sa a comparat formele de undă înregistrate de două stații de monitorizare independente – lângă Fairbanks, Alaska, și lângă Yellowknife, Canada. Zece perechi de cutremure au arătat diferențe subtile în valurile înregistrate în Yellowknife, care nu au fost prezente în înregistrările Fairbanks.
Dacă miezul interior se rotește pur și simplu, ambele stații ar trebui să înregistreze aceleași modificări. Faptul că acest lucru nu s-a întâmplat indică ceva mai complex. Potrivit echipei lui Vidale, nucleul interior nu numai că se poate roti diferit, dar și fizic se poate schimba forma – suprafața sa exterioară se poate deforma lent sub influența presiunilor colosale și a forțelor care acționează asupra lui din toate părțile.
Această descoperire adaugă o nouă dimensiune înțelegerii a ceea ce se întâmplă în centrul Pământului. Miezul interior poate să nu fie o sferă perfect înghețată care se rotește în liniște în centrul planetei. Poate fi mai mobil ca formă, rearanjandu-se sub influența forțelor evazive.
Controversa de trei decenii
Dezbaterea despre ceea ce se schimbă exact în nucleul interior este în desfășurare din 1996, când Xiaodong Song și Paul Richards au prezentat pentru prima dată dovezi ale rotației independente a nucleului. Unii oameni de știință susțin încă că modificările formelor de undă care sunt atribuite rotației pot fi explicate prin procese la granița dintre nucleele exterior și interior, mai degrabă decât prin mișcarea nucleului în sine. Alții cred că ciclul de 70 de ani este realist, dar doresc mai multe date înainte de a trage concluzii definitive.
După cum remarcă cercetătorii de la Universitatea din Beijing, „o istorie lungă de înregistrare seismică continuă este esențială” pentru observarea mișcării inimii planetei. Aceasta înseamnă că nu putem decât să așteptăm noi cutremure și să acumulăm recorduri.
Ce s-a schimbat
Nivelul de încredere s-a schimbat în ultimii doi ani. Înainte de 2023, ideea unui nucleu inversat era o ipoteză intrigantă, cu câteva date de susținere. În urma unui studiu efectuat de Universitatea din Peking în 2023 și a confirmării de către echipa lui Vidale în 2024, aceasta a devenit o concluzie bine întemeiată, susținută de analize independente, surse multiple de date și un mecanism fizic plauzibil.
Modelul ciclului de 70 de ani are acum două puncte de întrerupere identificate – la începutul anilor 1970 și în jurul anilor 2008–2010. Ambele sunt în concordanță cu modelele mai ample observate pe suprafața Pământului, inclusiv variații subtile ale duratei zilei și modificări ale câmpului geomagnetic. Această convergență de linii independente de dovezi este ceea ce mută știința de la tărâmul speculației în tărâmul înțelegerii.
Următoarea pauză a acestui ciclu, dacă modelul de 70 de ani continuă, este așteptată cândva în anii 2070. Oamenii de știință vor urmări îndeaproape. Și cu fiecare cutremur care își trimite undele prin inima planetei, imaginea va deveni mai clară.
Pământul face asta de miliarde de ani. Ne-a luat ceva timp să observăm.
