Na początku warto przypomnieć, że jądro Ziemi jest niejednolite i składa się z dwóch części – zewnętrznej, która jest płynna oraz wewnętrznej w stanie stałym. Górna granica jądra zewnętrznego zaczyna się około 2900 kilometrów pod powierzchnią Ziemi i jest to głębokość tak ogromna, że prawdopodobnie nigdy człowiek nie zdoła się do tego miejsca dowiercić. Główną metodą badawczą, jeśli chodzi o wnętrze Ziemi, jest obserwacja rozchodzenia się fal sejsmicznych.
Czytaj też: Jak powstała Ziemia? Początki wcale nie były takie przyjemne dla życia
Okazuje się, że w inwestygacjach mogą nam również pomóc symulacje z wykorzystaniem uczenia maszynowego. Taką metodę zastosowali chińscy naukowcy przy współpracy z ekspertami z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin. Na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences opublikowali artykuł, w którym udowadniają, że w jądrze wewnętrznym Ziemi dochodzi do dynamicznych ruchów atomów.
Czemu jest to takie dziwne? Przede wszystkim dotychczas uważano, że sam środek Ziemi składa się ogromnej kuli żelaza, wewnątrz której nie dochodzi do żadnych zmian. Poza żelazem najpewniej jądro zawiera jeszcze śladowe ilości innych metali, ale mogą one nie mieć istotnego wpływu na kinematykę wewnątrz struktury.
Ruchy w jądrze Ziemi wyjaśniają, dlaczego jest takie plastyczne i miękkie, choć nie powinno takie być
O tym, że jądro nie jest jednym wielkim kawałkiem żelaza dowiedli geofizycy z Hiszpanii i Szwecji. Również w PNAS pojawił się ich artykuł, w którym napisali, że jądro wewnętrzne Ziemi nie jest jednym monokryształem żelaza, ale polikrystaliczną strukturą w układzie regularnym sześciennym, gdzie część kryształów jest zorientowana wzdłuż osi ziemskiej.
Czytaj też: Zupełnie niedaleko astronomowie odkryli planetę wielkości Ziemi. Zbudowana jest w całości z żelaza
Dotychczasowa wiedza na temat jądra wskazuje również na to, że charakteryzuje się ono wysokim współczynnikiem Poissona odpowiadającemu stosunkowi odkształcenia poprzecznego do odkształcenia podłużnego przy jednoosiowym stanie naprężenia. Objawia się on nietypową plastyczną i stosunkowo miękką strukturą jądra. Ale takiej przecież na głębokości kilku tysięcy kilometrów pod naporem niewiarygodnie gigantycznego ciśnienia byśmy nie oczekiwali, czyż nie?
Okazuje się, że to wszystko ma związek z obecnością ruchu zbiorowego atomów żelaza (ang. collective motion). Chińsko-amerykański zespół przebadał prędkość fali podłużnej i poprzecznej dla próbki żelaza upakowanego w sześciokąty (inaczej niż donosili wcześniej wspomniani geofizycy z Europy), na którym przeprowadzono eksperymenty szokowe in situ. Następnie wyniki temperatury i prędkości zostały wprowadzone do modelu maszynowego.
Czytaj też: W jądrze Ziemi dzieją się niewyjaśnione rzeczy. Pewnego składnika jest aż dwa razy więcej
Symulacje wykazały istnienie ruchu, w którym atomy przeskakują na kolejne miejsca, popychając sąsiadujące atomy na dalsze pozycje. Przypomina to trochę przesadzanie całego rzędu gości przy stole dalej o jedno miejsce, ponieważ ktoś chce się dosiąść z boku.
Czytaj też: Trzeci biegun Ziemi steruje prawie całym światem. Dopiero teraz słyszymy o tym, jak jest ważny
Naukowcy chcieli wyjaśnić przede wszystkim obserwacje sejsmiczne ukazujące swoistą „miękkość” i plastyczność jądra wewnętrznego. Wydaje się, że założenie istnienia jakiegoś ruchu w samym obrębie struktury jest całkiem słuszne. Taka wiedza nie tylko uzupełni to, co już teraz wiadomo na temat budowy Ziemi, ale również przybliży nas do wyjaśnienia związku między obiema częściami jądra i powstawaniem pola magnetycznego. A jak wiemy, pole magnetyczne jest warunkiem koniecznym, aby dana planeta nadawała się do zamieszkania.