Ученые использовали подземные ядерные взрывы для изучения ядра Земли

Ядерные испытания, проведенные в 1960-х и 70-х годах США и Советским Союзом, были разрушительны для окружающей среды и могут вызвать будущее, когда войны могут спровоцировать ледниковый период. Однако у них есть удивительная положительная сторона: ученые использовали их для изучения ядра Земли. 

Существует не так много способов взглянуть на ядро, и один из них связан с ядерным оружием. Конечно, не существует прямых способов увидеть ядро   Земли, по крайней мере, без того, чтобы сгореть дотла или пробиваться сквозь людей-кротов. Самая глубокая яма, которую мы когда-либо выкапывали, — ласково названная «входом в ад», — достигла 12 263 метров (40 230 футов), что еще далеко от прорыва земной коры до нижних слоев. Однако мы можем довольно эффективно заглянуть под поверхность, используя землетрясения в технике, известной как сейсмическая томография.

Когда происходят землетрясения, волны энергии рассылаются во всех направлениях. Измеряя толчки в нескольких местах на поверхности, ученые могут создать карту недр Земли. Поскольку камни и жидкости внутри Земли имеют разную плотность, волны проходят через них с разной скоростью, что позволяет геологам выяснить, через какой тип материала проходят волны.

В 1990-х годах ученые предположили, что ядро   Земли вращается быстрее, чем другие слои планеты. В исследовании 2022 года исследователи из Университета Южной Калифорнии (USC) использовали данные о волнах, полученные с помощью сейсмической решетки с большой апертурой (LASA) в Монтане, собранные во время подземных испытаний ядерной бомбы, проведенных Советским Союзом на арктическом архипелаге Новая Земля в 1971-74 годах. Используя разработанные ими методы, они обнаружили, что ядро   вращается медленнее, чем предполагалось ранее, примерно на 0,1 градуса в год. 

Затем команда изучила данные испытаний, проведенных США возле Аляски в 1969 и 1971 годах, и обнаружила, что внутреннее ядро   изменило направление, вращаясь (т.е. медленнее, чем поверхность) на десятую долю градуса по крайней мере в год.

«Идея о том, что внутреннее ядро   колеблется, была моделью, которая существовала, но сообщество разделилось во мнениях относительно ее жизнеспособности», — сказал в пресс-релизе профессор наук о Земле в Университете Южной Калифорнии Джон Э. Видейл. «Мы пришли к этому, ожидая увидеть то же направление и скорость вращения в более ранней паре атомных испытаний, но вместо этого увидели обратное. Мы были весьма удивлены, обнаружив, что он движется в другом направлении».

По словам ученых, колебание может объяснить колебания продолжительности земных дней, которые меняются примерно на плюс-минус 0,2 секунды в шестилетнем цикле.

«Из наших выводов мы можем видеть сдвиги поверхности Земли по сравнению с ее внутренним ядром, как утверждали люди в течение 20 лет», — сказал Видейл. «Однако наши последние наблюдения показывают, что внутреннее ядро   вращалось немного медленнее с 1969 по 1971 год, а затем двигалось в другом направлении с 1971 по 1974 год. Мы также отмечаем, что продолжительность дня увеличивалась и уменьшалась, как и предсказывалось. Совпадение этих двух наблюдений делает осцилляцию вероятной интерпретацией».

Использование ядерных испытаний для изучения ядра Земли является необычным, но эффективным методом. Ученые продолжают искать новые способы изучения ядра, чтобы расширить нашу понимание того, что происходит внутри нашей планеты.