Valóban megfordul-e a Föld belső magja?

Január 23-án jelent meg a Nature folyóiratban a Pekingi Egyetem két geofizikus kutatójának, Yi Yangnak és Xiaodong Songnak a munkája, mely a belső földmag forgásának évtizedes változásaival foglalkozik (Nature Geoscience, 2023).

E cikk megjelenését követően a hazai sajtóban több olyan írás is napvilágot látott, ami úgy értelmezte a fenti publikáció eredményét, mintha az a Föld belső magjának a Földéhez képest teljesen ellentétes irányúvá váló forgását (Qubit, 2023; 168, 2023; HVG, 2023), sőt, akár a teljes földmag (ideértve a bolygónk mágneses mezejét fenntartó külső magot) fizikai változásainak leállását mutatta volna ki (Origo, 2023).

A Föld belső szerkezete.
Forrás: https://www.discovermagazine.com/the-sciences/20-things-you-didnt-know-about-inner-earth
Gary Hincks/Science Photo Library.

Ha azonban alaposabban elolvassuk a fenti tanulmányt, kiderül, hogy erről nincsen szó: A cikk konklúziója a folyékony külső magba ágyazott, szilárdnak tekinthető belső magnak a szilárd földköpenyhez (és kéreghez) képesti differenciális forgásának piciny, néhány tized fok per év nagyságrendű változását valószínűsíti, ami évtizedes oszcillációt mutat. Ez azt jelenti, hogy körülbelül 1970-es évek előtt a belső mag a köpenyhez képest kicsit lemaradt a forgásban, ekkortájt viszont szinkronba került vele, majd elkezdett kissé gyorsabban forogni, a 2000-es években pedig ez a folyamat állt meg és fordult a visszájára. A jelenség lényege némileg hasonlít ahhoz, ahogy a konyhában próbáljuk a főtt tojást megkülönböztetni a nyerstől – az teszi lehetővé, hogy a mag belső részét nem egy szilárd, hanem folyékony külső rész választja el a Föld köpenyétől.

Mindezt meglehetősen leleményes módszerrel mutatták ki a kutatók:

A kutatásban felhasznált, hasonló helyen különböző időben kipattant, hasonló jellegű földrengések szeizmikus hullámainak terjedése
a Föld belsején keresztül az epicentrumtól (zöld csillagokkal jelölve) a szeizmológiai állomásig (fekete háromszögekkel jelölve).
Az IC betűjellel jelölt kör a belső földmagot, OC a külső földmagot jelöli.
Forrás: Yi Yang & Xiaodong Song, Nature Geoscience (2023).

Elsősorban olyan földrengések szeizmikus jelét használták fel, melyek hasonló helyen hasonló rengéshullámokat keltettek, amik képesek voltak az egész bolygót átszelni. E rengések egymáshoz képest időben viszont akár több évtizedes eltéréssel is kipattanhattak, ily módon nyílt lehetőségük belőlük évtizedes változásokra következtetni a földbelsőben. Hogyha valami ez alatt az idő alatt változott a bolygónkon áthaladó szeizmikus hullámokban, akkor ez azért történhetett, mert a Föld belsejének állapota is jelentősen megváltozott. Ezt az állapotváltozást vélik a tanulmány szerzői visszavezetni a belső mag forgásában bekövetkezett fent leírt változásra.

Miért?

Részben, mivel sok olyan hullámot vizsgáltak, melyek útjuk jelentős részét a belső magon keresztül tették meg, másrészt pedig függetlenül attól, hogy a Földön hol vizsgáltak a rengéshullámok terjedésében bekövetkezett ilyen változásokat, azok hasonló időszakban mindig hasonlóak voltak. Ez utóbbi pedig arra utal, hogy nem a belső mag egy részének állapotában változott meg időközben valami, hanem az egész belső mag, mint heterogén (összetett) szilárd test forgása változhatott meg a köpenyhez képest. Ezt tovább erősíti az a megfigyelésük, hogy a szeizmikus terjedési idők eltérésében kimutatható változások ráadásul a napok hosszában bekövetkezett piciny (tizedmásodperces) évtizedes változásokkal is jól egyeznek, azaz a belső mag változó sebességű forgása mintha kicsit „megrángatná” forgásában a teljes Földet is.

Nyilvánvalóan még számos hasonló következtetésre jutó tanulmány szükségeltetik ahhoz, hogy ezt az eredményt kész tényként kezelhessük. Ha mindez megerősítést nyer, akkor az ok (ahogy azt a cikk szerzői is leírják) két hatás összjátékában keresendő. Ugyanis érdekes módon amellett, hogy a köpeny tömegvonzása hat a belső magra, a külső mag, elsősorban az erős mágneses mező révén, szintén befolyásolja a forgását. Utóbbi azért történhet, mert a belső mag (a külső maghoz hasonlóan) rendkívül jó elektromos vezető, főként fémből áll. Ha egy ilyen kölcsönhatás eredményét tudták most megfigyelni, az izgalmas távlatokat nyithat: A bolygónk mágneses mezőjét a külső magban keltő és fenntartó, összetett, és még napjainkban is sok titkot rejtő folyamatnak az évtizedes skálájú változásairól árulkodhat számunkra.

Ezek a fent bemutatott változások nincsenek közvetlen kapcsolatban a Föld mágneses pólusainak felcserélődésével, nem tekinthetők egy esetleges pólusváltás előjelének.

Szerzők: Kuslits Lukács, Lemperger István, Wesztergom Viktor

Források

168. (2023). Forrás: https://168.hu/tudas/megfordult-a-fold-belso-magjanak-forgasi-iranya-252213

HVG. (2023). Forrás: https://hvg.hu/tudomany/20230124_fold_magja_forgas_oszcillacio_belso_mag_magneses_polusvaltas

Nature Geoscience. (2023). Forrás: https://doi.org/10.1038/s41561-022-01112-z

Origo. (2023). Forrás: https://www.origo.hu/tudomany/20230124-valami-tortent-a-fold-magjaval-es-ez-a-bolygo-magneses-terere-is-hatassal-lehet.html

Qubit. (2023). Forrás: https://qubit.hu/2023/01/25/visszafele-kezdett-forogni-a-fold-belso-magja