Sfida delle ipotesi: il ritmo di 8,5 anni del nucleo interno della Terra

18 dicembre 2023 caratteristica

Questo articolo è stato esaminato secondo il processo editoriale e le politiche di Science X. I redattori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo la credibilità del contenuto:

• verifica dei fatti
• pubblicazione sottoposta a revisione da parte di esperti
• fonte affidabile
• correzione di bozze

a cura di Tejasri Gururaj, Phys.org

Ricercatori cinesi hanno confermato l'esistenza di un'oscillazione del nucleo interno (Inner Core Wobble, ICW) di circa 8,5 anni sia nel movimento polare che nelle variazioni della lunghezza del giorno, svelando una pendenza statica di circa 0,17 gradi tra il nucleo interno e il mantello della Terra, mettendo in discussione le ipotesi tradizionali e fornendo approfondimenti sulla dinamica interna e sulla distribuzione della densità della Terra.

Le scoperte dello studio sono state pubblicate su Nature Communications.

Il nucleo interno della Terra è una sfera solida e densa composta principalmente da ferro e nichel. Situato sotto il nucleo esterno liquido, si estende per un raggio di circa 1.200 chilometri (746 miglia). Questa regione svolge un ruolo cruciale nei processi geofisici della Terra, influenzando il campo magnetico del pianeta e contribuendo alla dinamica complessiva dell'orografia interna della Terra.

Comprendere le proprietà e il comportamento del nucleo interno è essenziale per svelare i misteri legati alla struttura terrestre, all'attività sismica e al campo magnetico.

L'ICW si riferisce al moto oscillatorio del nucleo interno della Terra intorno al suo asse di rotazione. Questo fenomeno è caratterizzato da un'oscillazione periodica dell'asse di figura del nucleo interno.

Una nuova ricerca ha confermato che l'ICW della Terra ha un moto periodico con un ciclo di circa 8,5 anni. Questo movimento oscillatorio è stato osservato nelle misurazioni del moto polare, nel movimento periodico dell'asse di rotazione della Terra e nelle variazioni della lunghezza del giorno (ΔLOD) e nei cambiamenti nella velocità di rotazione della Terra.

Il professor Hao Ding, coautore di questa ricerca e preside del Dipartimento di Geofisica dell'Università di Wuhan, è stato ispirato dalle strutture di densità non convenzionali rivelate dalla libera oscillazione terrestre.

Ha detto a Phys.org, "Il mio allora dottorando, il dott. Yachong An, ed io abbiamo scoperto un segnale di 8,5 anni nel PM e ΔLOD, che ci ha spinto a condurre lo studio attuale."

Oscillazione libera e rotazione della Terra

La Terra ha quattro strati: la crosta, il mantello, il nucleo esterno e il nucleo interno.

Tradizionalmente, la nostra comprensione della rotazione terrestre si basava sull'assunzione di una distribuzione di densità uniforme nel mantello e nel nucleo lungo la direzione radiale (dall'interno verso l'esterno). Questa assunzione porta a credere che l'asse di rotazione del nucleo terrestre coincida con quello del mantello.

"Tuttavia, i risultati dell'oscillazione libera della Terra (oscillazioni naturali dell'intera Terra) indicano che le strutture di densità dell'interno terrestre sono altamente eterogenee, quindi questa assunzione non dovrebbe essere realistica", ha spiegato il dott. Ding.

Quando il professor Ding ha analizzato il PM della Terra nel 2018, è emerso un segnale con un periodo di circa 8,5 anni, suggerendo un ICW. Questa scoperta inaspettata, successivamente corroborata da un segnale simile nel ΔLOD della rotazione terrestre, ha portato a un cambiamento di paradigma.

Basandosi su queste rivelazioni, i ricercatori hanno analizzato meticolosamente il PM e il ΔLOD della rotazione terrestre e hanno identificato il segnale di circa 8,5 anni nel PM come manifestazione dell'ICW.

Questa conclusione arriva dopo l'esclusione di tre fonti di eccitazione esterne – atmosferica, oceanica ed idrologica. In modo intrigante, il segnale di 8,5 anni non è confinato solo al PM; è presente in modo costante anche nel movimento periodico dell'asse di rotazione terrestre o ΔLOD.

Questa presenza simultanea suggerisce fortemente una profonda connessione tra l'ICW e queste dinamiche di rotazione.

Per spiegare il segnale di 8,5 anni rilevato nel PM e nel ΔLOD, i ricercatori hanno esaminato le ampiezze dell'ICW in entrambi. Ciò li ha portati a dedurre che esiste un'inclinazione statica di 0,17 gradi tra l'asse di rotazione del nucleo interno e il mantello.

"Ciò implica un potenziale angolo di rotazione differenziale verso est del nucleo interno di meno di 1 grado e una fuoriuscita dagli assi di simmetria del componente inferiore del mantello/strato di separazione nucleo-mantello con il mantello superiore"

"Queste deviazioni offrono vincoli preziosi per il modello di densità 3D del mantello e mettono in discussione le ipotesi relative all'oblato del nucleo di liquidità, evidenziando possibili deviazioni dalla forma perfettamente sferica calcolata utilizzando teorie tradizionali", ha spiegato il dott. Ding.

Inoltre, la periodicità di ~8,5 anni dell'ICW rivela un altro livello di complessità della Terra. Il moto periodico suggerisce un salto di densità di circa 0,52 g/cm3 al confine del nucleo interno.

In termini semplici, ciò significa che c'è un cambiamento discernibile nella densità al confine tra il nucleo interno e gli strati circostanti.

While the research primarily focuses on the inner core, the identified static tilt and ICW may extend their influence to broader geophysical phenomena. As Dr. Ding explained, 'The static tilt may also lead to a certain change in the shape of the liquid core, resulting in a change in the fluid motion and a corresponding change in the geomagnetic field.'

The study's revelation of the Earth's ICW and its associated static tilt challenges traditional assumptions about Earth's rotation. The 8.5-year periodicity of the ICW, accompanied by a discernible density jump at the inner core boundary, unveils the intricacies of our planet's interior dynamics.

Dr. Ding and his team's future research aims to delve deeper into the stratified structure and density of the Earth's core, exploring the patterns and periods of core motions.

'The stratified structure and density of the Earth's core have always been a problem in geoscience research. We aim to delve deeper into the periodic oscillation and differential rotation of the Earth's core, seeking clarity on these conceptual theories that are different and may be difficult to coexist.'

Journal information: Nature Communications

© 2023 Science X Network