Быстрые изменения в ядре Земли: магнитное поле и гравитация со спутниковой перспективы

Немецко-французская группа геофизиков, опубликовавшая результаты в PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), установила, что годичные и декадные изменения магнитного поля Земли в регионе от Атлантического до Индийского океана тесно связаны с вариациями гравитации в этой же области. Это позволяет сделать вывод, что процессы во внешнем ядре находят отражение в данных о гравитации.

Основное магнитное поле Земли генерируется потоками жидкого железа во внешнем ядре и служит щитом от космической радиации. Понимание этих процессов ключево для изучения нашей защиты. Новое исследование впервые предоставило доказательства связи между флуктуациями гравитационного и магнитного полей, что открывает второй, независимый метод изучения ядра через измерение мельчайших изменений силы тяжести, вызванных массопереносом в жидком ядре.

«Главной проблемой была сепарация отдельных компонентов гравитационных данных из общего сигнала», — объясняет один из авторов работы Венсан Лесур из GFZ (Немецкого исследовательского центра геонаук). Спутники измеряют суммарную гравитацию от всех масс Земли. Чтобы выделить вклад от перераспределения масс во внешнем ядре, а также уловить слабые изменения магнитного поля ядра, потребовалось отфильтровать сигналы от коры, гидросферы, ионосферы и магнитосферы. Впервые это стало возможным благодаря данным миссий GFZ CHAMP и GRACE.

Команда сфокусировалась на области между Атлантическим и Индийским океаном, где потоки наиболее интенсивны. Здесь в 2007 году на поверхности наблюдались крайне быстрые изменения магнитного поля («магнитные рывки»), указывающие на внезапные изменения потоков в верхней части внешнего ядра. Спутниковые данные впервые позволили получить чёткий гравитационный сигнал, связанный с ядром Земли. Это открытие меняет существующие концептуальные модели, которые ранее предполагали, что различия в плотности расплавленного железа в ядре слишком малы для создания измеримого гравитационного сигнала, и открывает новый подход к изучению гидродинамики земного ядра.