Tajemnicza zmiana w jądrze Ziemi. Naukowcy wciąż szukają wyjaśnienia

Wewnętrzne jądro Ziemi najpierw obracało się nieco szybciej względem pozostałych warstw planety, a następnie zwolniło i zaczęło „cofać się” względem płaszcza. Nie oznacza to jednak, iż Ziemia przestaje się obracać ani iż ludzkości grozi katastrofa.

Jądro Ziemi może obracać się w innym tempie

Wewnętrzne jądro Ziemi znajduje się ponad 5 tys. kilometrów pod powierzchnią planety. Jest zbudowane głównie z żelaza i niklu, a pod wpływem ogromnego ciśnienia pozostaje ciałem stałym. Otacza je płynne jądro zewnętrzne, co pozwala centralnej części planety poruszać się w nieco innym tempie niż płaszcz i skorupa.

Różnice są niezwykle małe i nie można ich porównywać ze zmianą kierunku obracania się całej Ziemi. Wewnętrzne jądro wciąż uczestniczy w ruchu obrotowym planety. Określenie „cofanie się” oznacza jedynie, iż zaczęło poruszać się wolniej od płaszcza. Dla obserwatora związanego z szybciej obracającą się warstwą wygląda więc tak, jakby przemieszczało się w przeciwnym kierunku.

Można to porównać do dwóch samochodów jadących tą samą drogą. o ile jeden z nich zwolni, z perspektywy kierowcy szybszego pojazdu zacznie pozornie przesuwać się do tyłu, chociaż przez cały czas jedzie w tym samym kierunku.

Zbadali fale pochodzące ze 121 trzęsień ziemi

Bezpośrednie dotarcie do jądra Ziemi jest niemożliwe. Najgłębsze odwierty wykonane przez człowieka mają zaledwie kilkanaście kilometrów, dlatego wnętrze planety bada się dzięki fal sejsmicznych. Przechodząc przez kolejne warstwy, zmieniają one prędkość, kierunek oraz kształt. Zarejestrowane różnice pozwalają odtworzyć procesy zachodzące tysiące kilometrów pod powierzchnią.

Szczególnie przydatne są powtarzające się trzęsienia ziemi. Powstają one w niemal tym samym miejscu i generują bardzo podobne sygnały. o ile zarejestrowane po kilku latach fale różnią się od wcześniejszych, może to oznaczać, iż zmieniła się struktura lub pozycja warstwy, przez którą przechodziły.

Autorzy badania opublikowanego w 2024 roku w czasopiśmie „Nature” przeanalizowali 143 pary sygnałów utworzone ze 121 trzęsień ziemi. Wstrząsy wystąpiły w latach 1991–2023 w rejonie Wysp Sandwich Południowy, a ich fale zarejestrowały stacje sejsmiczne w północnej części Ameryki Północnej.

Wyniki pokazały, iż w latach 2003–2008 wewnętrzne jądro poruszało się nieco szybciej względem płaszcza. Później zaczęło wracać przez obszar, który wcześniej już pokonało. Ruch w przeciwnym kierunku względem płaszcza był jednak od dwóch do trzech razy wolniejszy niż wcześniejsze przyspieszenie.

Czy zmiany powtarzają się co 70 lat?

Jedna z hipotez zakłada, iż tempo rotacji wewnętrznego jądra zmienia się cyklicznie. Naukowcy Yi Yang i Xiaodong Song przeanalizowali fale sejsmiczne przechodzące przez centrum planety od lat 60. XX wieku. Ich wyniki sugerują, iż pełny cykl może trwać około 70 lat.

Według autorów wewnętrzne jądro znalazło się w pobliżu punktu zwrotnego na początku lat 70., a kolejna podobna zmiana nastąpiła około 2009 roku. Zbieżność dostrzeżono również w wieloletnich wahaniach długości doby oraz ziemskiego pola magnetycznego. Wyniki tego badania zostały opublikowane w „Nature Geoscience”.

Nie oznacza to jednak, iż istnienie dokładnego 70-letniego cyklu zostało ostatecznie udowodnione. Dane sejsmiczne obejmują stosunkowo krótki okres, a pomiary prowadzone różnymi metodami nie zawsze dają identyczne rezultaty.

Dodatkowych informacji dostarczyła analiza opublikowana w 2025 roku. Jej autorzy uznali, iż zmiany rejestrowanych fal mogą wynikać zarówno z innego tempa rotacji, jak i z niewielkiego odkształcania się zewnętrznej części stałego jądra. Wyniki wskazują zatem, iż centrum naszej planety jest bardziej dynamiczne, niż wcześniej przypuszczano. Badanie ukazało się również na łamach „Nature Geoscience”.

Dlaczego jądro Ziemi zwolniło?

Naukowcy przez cały czas nie mają pełnej odpowiedzi na to pytanie. Najbardziej prawdopodobne wyjaśnienie wiąże zmianę z oddziaływaniami pomiędzy wewnętrznym jądrem, płynnym jądrem zewnętrznym oraz skalistym płaszczem.

Przepływ ciekłego żelaza w jądrze zewnętrznym odpowiada za powstawanie ziemskiego pola magnetycznego. Może także wywierać siły elektromagnetyczne na stałe jądro wewnętrzne. Jednocześnie nierównomierne rozmieszczenie masy w płaszczu oddziałuje na centrum planety grawitacyjnie. Wzajemne „przeciąganie” przez te warstwy może prowadzić do okresowego przyspieszania i zwalniania rotacji.

Czy zmiana w jądrze Ziemi jest niebezpieczna?

Dotychczasowe badania nie wskazują, aby obserwowane zjawisko stanowiło zagrożenie dla ludzi. Może ono wpływać na długość doby, ale mówimy o zmianach rzędu tysięcznych części sekundy, które są niezauważalne w codziennym życiu.

Nie ma również dowodów, iż spowolnienie wewnętrznego jądra wywoła nagłe trzęsienia ziemi, zmianę klimatu albo gwałtowne odwrócenie biegunów magnetycznych. Odkrycie jest ważne przede wszystkim dlatego, iż pomaga lepiej zrozumieć mechanizmy działające we wnętrzu planety. Pokazuje też, jak wiele tajemnic przez cały czas skrywa miejsce znajdujące się bezpośrednio pod nami.