დედამიწის ზედაპირის ქვეშ დაახლოებით 3 000 კილომეტრის სიღრმეში სრულიად სხვა სამყაროა აქ ტემპერატურა დაახლოებით 6 000°C აღწევს და რკინისა და ნიკელის უზარმაზარი მასებია თავმოყრილი. მეცნიერები წლების განმავლობაში ცდილობენ გაარკვიონ, რა ხდება პლანეტის ცენტრში, თუმცა ახალი კვლევები აჩვენებს, რომ დედამიწის ბირთვი იმაზე რთული გამოსაკვლევია ვიდრე აქამდე მიიჩნეოდა.
დედამიწა დაახლოებით 4.5 მილიარდი წლის წინ ჩამოყალიბდა. მისი ზედაპირი, რომელზეც ჩვენ ვცხოვრობთ, პლანეტის მთლიანი სტრუქტურის მხოლოდ ნ მცირე ნაწილია. თუ დედამიწას ვაშლს შევადარებთ, დედამიწის ქერქი დაახლოებით მისი კანის ფუნქციას შეასრულებდა.
ქერქის ქვემოთ მდებარეობს მანტია, ხოლო მის ცენტრში – ბირთვი. სწორედ ბირთვი განსაზღვრავს დედამიწის რამდენიმე უმნიშვნელოვანეს თვისებას: პლანეტის მაგნიტურ ველს, ბრუნვის დინამიკას და იმ დამცავ მაგნიტოსფეროს, რომელიც დედამიწას მზის მაღალი ენერგიის ნაწილაკებისგან იცავს.
დედამიწის ცენტრში ორი განსხვავებული ბირთვია
დედამიწის ბირთვი ორ ძირითად ნაწილად იყოფა – მყარ შიდა და თხევად გარე ბირთვად.
შიდა ბირთვი ძირითადად კრისტალიზებული რკინისგან შედგება. მიუხედავად იმისა, რომ მისი ტემპერატურა დაახლოებით 6 000°C-ს აღწევს, კოლოსალური წნევა რკინას მყარ მდგომარეობაში ინარჩუნებს.
მის გარშემო მდებარეობს დაახლოებით 2 000 კილომეტრის სისქის გარე ბირთვი, რომელიც ძირითადად თხევადი რკინისა და ნიკელისგან შედგება. სწორედ ამ ფენაში მიმდინარე მოძრაობები ქმნის დედამიწის მაგნიტურ ველს.
შემდეგ მოდის მანტია, რომელიც პლანეტის მოცულობის დაახლოებით 84%-ს შეადგენს, და ბოლოს – ქერქი, რომელზეც კონტინენტები და ოკეანეები მდებარეობს.
მაგრამ მეცნიერებისთვის ყველაზე საინტერესო მაინც ის არის, თუ რა ხდება ამ უზარმაზარი სისტემის ცენტრში.
მიწისძვრები დედამიწის შიგნით „ფანჯარას“ გვიხსნის
ბირთვის პირდაპირი შესწავლა პრაქტიკულად შეუძლებელია. ადამიანებს დედამიწის სიღრმეში რამდენიმე ათეული კილომეტრის გავლაც კი უჭირთ, მაშინ როცა ბირთვი ზედაპირიდან დაახლოებით 3 000 კილომეტრის სიღრმეში იწყება.
ამიტომ მეცნიერები დედამიწის შიდა სტრუქტურის შესასწავლად მიწისძვრებით წარმოქმნილ სეისმურ ტალღებს იყენებენ.
1936 წელს დანიელმა სეისმოლოგმა ინგე ლემანმა დაადგინა, რომ სეისმური ტალღები დედამიწის სიღრმეში რაღაც მყარ ობიექტს ეჯახებოდა. სწორედ ამ დაკვირვებამ დაადასტურა, რომ ბირთვი მხოლოდ თხევადი მასისგან არ შედგებოდა და მასში მყარი შიდა ბირთვიც არსებობდა.
თუმცა თანამედროვე კვლევები კიდევ უფრო რთულ სურათს აჩვენებს.
ავსტრალიის ეროვნული უნივერსიტეტის მკვლევრებმა, დოქტორმა ტჰან-სონ ფამმა და პროფესორმა ხრვოიე ტკალჩიჩმა, სეისმური ტალღების ისეთი სიგნალები აღმოაჩინეს, რომლებმაც დედამიწის ერთი მხრიდან მეორე მხარეს გაიარეს და უკან დაბრუნდნენ.
ზოგიერთ შემთხვევაში მეცნიერებმა ტალღების ხუთამდე „არეკვლა“ დააფიქსირეს.
ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია, რადგან ყოველი ასეთი დაბრუნებული სიგნალი დედამიწის ცენტრის შესახებ დამატებით ინფორმაციას იძლევა.
ბირთვის შიგნითაც არსებობს განსხვავებები
მკვლევრებმა აღმოაჩინეს, რომ სეისმური ტალღები შიდა ბირთვის სხვადასხვა ნაწილში ერთნაირად არ მოძრაობენ.
ტალღები მყარ ბირთვში შესვლისას ნელდება, თუმცა შენელების ხარისხი მიმართულების მიხედვით განსხვავებულია. ეს შეიძლება მიუთითებდეს, რომ რკინის კრისტალები ბირთვის სხვადასხვა ნაწილში განსხვავებულად არის განლაგებული.
კვლევის მიხედვით, შიდა ბირთვის ყველაზე ღრმა ნაწილი დაახლოებით 650 კილომეტრის სისქისაა და მთლიან შიდა ბირთვზე ოდნავ მეტ ნახევარს იკავებს.
თუმცა მეცნიერები ხაზს უსვამენ, რომ ამ სტრუქტურის ზუსტი ბუნება ჯერ კიდევ შესასწავლია. მაგალითად, ბოლომდე გარკვეული არ არის, როგორ გადადის ბირთვის ყველაზე ღრმა ნაწილი მის ზედა ფენაში და არსებობს თუ არა მათ შორის მკაფიო საზღვარი.
კიდევ ერთი უცნაური საკითხი – ბირთვი შესაძლოა დედამიწის ზედაპირზე განსხვავებული სიჩქარით ბრუნავდეს
დედამიწის ბირთვის კვლევის ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო მიმართულება პლანეტის ბრუნვას უკავშირდება.
შიდა ბირთვი თხევადი გარე ბირთვის შიგნით მდებარეობს და ამიტომ მას შეუძლია დედამიწის მანტიასა და ქერქთან შედარებით განსხვავებული სიჩქარით ბრუნვა.
პეკინის უნივერსიტეტის მკვლევრებმა სიაოდონგ სონგმა და იი იანგმა სხვადასხვა წლებში ერთსა და იმავე რეგიონებში მომხდარი სეისმური მოვლენების მონაცემები შეადარეს.
მათ შორის იყო სამხრეთ სენდვიჩის კუნძულების რეგიონში მომხდარი მიწისძვრები და ალასკაში დაფიქსირებული სეისმური სიგნალები, ასევე 1970-იან წლებში საბჭოთა კავშირის მიერ ნოვაია ზემლიაზე ჩატარებული ბირთვული გამოცდების შედეგად წარმოქმნილი ტალღები.
მკვლევრების შეფასებით, 2009 წლიდან შიდა ბირთვის ბრუნვა შესაძლოა შენელებული იყოს. მათი მოდელის მიხედვით, ეს შეიძლება დაახლოებით შვიდათწლიანი ციკლის ნაწილი იყოს, რომლის დროსაც ბირთვი პერიოდულად აჩქარდება და შემდეგ ნელდება.
თუმცა ეს დასკვნა საბოლოოდ დადასტურებულ ფაქტად არ მიიჩნევა. სხვა მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ სეისმურ სიგნალებში აღმოჩენილი განსხვავებები შესაძლოა ბირთვის ზედაპირის სტრუქტურითაც აიხსნას და არა აუცილებლად მისი ბრუნვის სიჩქარის ცვლილებით.
რატომ არის ბირთვის მოძრაობა ჩვენთვის მნიშვნელოვანი?
ბირთვის მდგომარეობა მხოლოდ გეოფიზიკოსების აკადემიური ინტერესის საგანი არ არის.
მისი მოძრაობა პირდაპირ უკავშირდება დედამიწის მაგნიტურ ველს – ერთ-ერთ მთავარ მექანიზმს, რომელიც პლანეტაზე სიცოცხლეს მზის რადიაციისგან იცავს.
როდესაც შიდა ბირთვიდან სითბო გარე ბირთვში გადადის, იქ თხევადი მეტალის მასები მოძრაობას იწყებს. ელექტრულად დამუხტული მასალის ეს მოძრაობა წარმოქმნის დედამიწის მაგნიტურ ველს.
მაგნიტური ველი კი პლანეტის გარშემო უზარმაზარ მაგნიტოსფეროს ქმნის, რომელიც მზის ქარისგან დედამიწას ნაწილობრივ იცავს.
ეს ველი მუდმივი და უცვლელი არ არის.
1970-იანი წლებიდან მეცნიერებმა ე.წ. გეომაგნიტური „ხტუნვები“ – მაგნიტური ველის უეცარი ცვლილებები – დააფიქსირეს. კომპიუტერული მოდელირების მიხედვით, ასეთი ცვლილებები შესაძლოა გარე ბირთვში მოძრავი თხევადი მეტალის ნაკადებთან იყოს დაკავშირებული.
დედამიწის მაგნიტური ველი სუსტდება?
ევროპის კოსმოსური სააგენტოს მონაცემების მიხედვით, ბოლო დაახლოებით 200 წლის განმავლობაში დედამიწის მაგნიტური ველის საშუალო გლობალური სიმძლავრე დაახლოებით 9%-ით შემცირდა.
განსაკუთრებით საინტერესოა სამხრეთ ატლანტიკური ანომალია – რეგიონი სამხრეთ ამერიკის თავზე, სადაც მაგნიტური ველი მნიშვნელოვნად სუსტია.
დაკვირვებები მიუთითებს, რომ ეს რეგიონი ფართოვდება და დასავლეთის მიმართულებით გადაადგილდება. 1970-2020 წლებში ამ ზონაში მაგნიტური ველის სიმძლავრე დაახლოებით 8%-ით შემცირდა.
მეცნიერების ამჟამინდელი ხედვით, ანომალია დედამიწის გარე ბირთვში მიმდინარე ინტენსიურ კონვექციასთან არის დაკავშირებული.
მისი გავლენა უკვე იგრძნობა კოსმოსურ ტექნოლოგიებზეც. ამ რეგიონში ზოგიერთი თანამგზავრი მზისა და კოსმოსური რადიაციისგან უფრო მეტად არის დაუცველი.
ამავე დროს, სამხრეთ ატლანტიკური ანომალია მეცნიერებისთვის უნიკალურ „ლაბორატორიად“ იქცა – მისი შესწავლა გარე ბირთვში მიმდინარე პროცესების უკეთ გაგებაში ეხმარება მკვლევრებს.
ნიშნავს თუ არა ეს, რომ დედამიწის მაგნიტური ველი მალე შემოტრიალდება?
დედამიწის მაგნიტურ პოლუსებს ისტორიის განმავლობაში არაერთხელ შეუცვლიათ ადგილები. გეოლოგიური მონაცემების მიხედვით, მაგნიტური ველის მიმართულების სრული შეცვლა საშუალოდ დაახლოებით ყოველ რამდენიმე ასეულ ათას წელიწადში ერთხელ ხდება.
ბოლო ასეთი ცვლილება დაახლოებით 780 ათასი წლის წინ მოხდა.
თუმცა მხოლოდ ის ფაქტი, რომ დღეს მაგნიტური ველი გარკვეულ რეგიონებში სუსტდება, არ ნიშნავს, რომ დედამიწა გარდაუვლად ახალი პოლუსების ცვლილებისკენ მიდის. ასეთი პროცესების ზუსტი დროის პროგნოზირება მეცნიერებისთვის ჯერ შეუძლებელია.
ბირთვი თანდათან მყარდება – მაგრამ ეს მილიარდობით წელს მოითხოვს
დედამიწის ბირთვი მუდმივად იცვლება.
გარე ბირთვში არსებული თხევადი რკინა ნელ-ნელა ცივდება და მყარდება, რის შედეგადაც შიდა ბირთვი იზრდება. ერთ-ერთი შეფასებით, შიდა ბირთვს ყოველწლიურად დაახლოებით 2 მილიმეტრი ემატება.
ეს გეოლოგიური მასშტაბით მნიშვნელოვანი პროცესია, თუმცა ადამიანური დროის თვალსაზრისით უკიდურესად ნელია.
დოქტორ დენ ფროსტისა და მისი კოლეგების კვლევები ასევე მიუთითებს, რომ შიდა ბირთვი შესაძლოა ყველა მიმართულებით ერთნაირი სიჩქარით არ იზრდებოდეს. მათი შეფასებით, ზრდა დედამიწის სხვადასხვა მხარეს განსხვავებულია და გრავიტაცია საბოლოოდ ამ განსხვავებების გათანაბრებას ცდილობს.
ეს კიდევ ერთხელ აჩვენებს, რომ ბირთვი არ არის იდეალურად ერთგვაროვანი მყარი სფერო.
რას გვეუბნება ეს ყველაფერი?
დედამიწის ცენტრი, რომელიც ოდესღაც მეცნიერებს მარტივ – მყარ შიდა და თხევად გარე ბირთვად წარმოედგინათ, გაცილებით უფრო რთული აღმოჩნდა.
სეისმური ტალღების ახალი ანალიზი მიუთითებს შიდა ბირთვის განსხვავებულ სტრუქტურაზე; ზოგიერთი კვლევა მის ბრუნვაში პერიოდულ ცვლილებებს ვარაუდობს; გარე ბირთვში მიმდინარე მოძრაობები კი დედამიწის მაგნიტურ ველზე აისახება.
ამ პროცესების შესწავლა მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ დედამიწის წარსულის გასაგებად. მას შეუძლია პასუხი გასცეს კითხვასაც, თუ რატომ შეინარჩუნა ჩვენმა პლანეტამ სიცოცხლისთვის ხელსაყრელი პირობები მაშინ, როდესაც მარსმა საკუთარი მაგნიტური ველი და, შესაბამისად, ატმოსფეროს მნიშვნელოვანი ნაწილი დაკარგა.
მიუხედავად ყველა აღმოჩენისა, მეცნიერებმა დედამიწის ბირთვის შესახებ საბოლოო პასუხები ჯერ კიდევ არ იციან.
ერთი რამ კი ცხადია: ჩვენი პლანეტის ყველაზე მნიშვნელოვანი პროცესების ნაწილი სწორედ იმ ადგილას მიმდინარეობს, რომელსაც ადამიანი პირდაპირ ვერასოდეს მიაღწევს.
და ბირთვის სრული გამყარების საფრთხე ახლო მომავალში ნამდვილად არ არსებობს – მისი ზრდის არსებული ტემპის მიხედვით, გარე თხევადი ბირთვის სრულად გაქრობას დაახლოებით 91 მილიარდი წელი დასჭირდებოდა. ეს იმაზე გაცილებით დიდი დროა, ვიდრე მზის ევოლუციის გამო დედამიწას სიცოცხლისთვის ხელსაყრელი პირობების შენარჩუნება შეუძლია.