Az elmúlt napokban végigfutott egy szenzációsnak hangzó hír a sajtón, miszerint a Föld belső magjának a forgása megállt, vagy hamarosan meg fog állni. A bátrabbak még azt is hozzátették, hogy ezután meg majd visszafelé fog forogni bolygónk belseje. Nos, a hír ebben a formában nem igaz, vagy legalábbis rendkívül félrevezető, noha van némi valóságalapja. Lássuk, mi szülhette a félreértést.

A Föld belseje differenciálódott, belső felépítése rétegzett. Legkívül az 5–70 km vastagságú, szilárd kőzetekből álló kéreg található. Alatta a 2800 km vastag földköpeny húzódik, míg legbelül van a fémekben, főként vasban és nikkelben gazdag, mintegy 3500 km sugarú mag. A mag külső része, egy nagyjából 2300 km vastag réteg a magas hőmérséklet miatt olvadt, folyékony halmazállapotú. Ugyanakkor a mag belső, kb. 1200 km sugarú részének anyaga, noha szintén rendkívül forró, a rá nehezedő hatalmas nyomás miatt szilárd. Ez a belső mag a külső mag folyadékrétegében „úszva” képes a Föld többi részétől kicsit eltérő szögsebességgel forogni.

A Föld belső felépítése. Kívülről befelé a rétegek: kéreg, köpeny, külső mag, belső mag. Forrás: discoverymagazine.com/Gary Hincks/Science Photo Library.

Nos, a becslések szerint ez az eltérés nagyjából évente 1 fok különbség lehet, vagyis a Föld felszínének és magjának forgási üteme legfeljebb egy százezrednyit különbözhet, és ez a különbség változik emberi időskálákon kimutatható mértékben. De hogyan tudják a szakemberek megmérni a belső mag eltérő forgási ütemét?

Talán meglepő, de a Föld belseje kevésbé hozzáférhető számunkra, mint akár a Naprendszer legtöbb bolygójának a felszíne. A külső 1–200 km-t leszámítva nincsenek elérhető anyagmintáink, hiszen nem tudunk olyan mélyre leásni, és a vulkanizmus révén sem kerül közvetlenül anyag a felszínre ennél belsőbb rétegekből. Jelenleg az egyetlen lehetőségünk a Föld mélyebb rétegeinek megismerésére a bolygó rezgéseinek, a földrengéshullámok terjedésének a vizsgálata. Ezzel foglalkozik a természettudomány szeizmológia nevű ága. (Megjegyezzük, hogy a csillagok – beleértve a Napunkat is – belsejéről szintúgy lényegében kizárólag az ott terjedő rezgéshullámok révén vannak meglehetősen részletes információink, ezzel pedig a helio-, illetve asztroszeizmológia foglalkozik.)

A Föld belső magjának forgási sebessége, illetve az abban végbemenő változások tehát kimutathatóak szeizmológiai mérések révén. A közelmúltban megjelent, sokak által idézett és félreértett tanulmány [*] a Föld köpenyének és magjának forgási sebességében megfigyelhető csekély különbségnek, illetve az abban végbemenő több évtizedes változásoknak a vizsgálatáról szól. Az eredmények több éves különbséggel azonos helyen kipattant földrengések terjedési sebességének összehasonlításán alapulnak, és azt mutatják, hogy noha a mag az 1990-es években kicsivel gyorsabban foroghatott a köpenynél, ez a különbség az elmúlt kb. tíz évben eltűnt, jelenleg együtt forog a két réteg. Vagyis hozzánk, a földkérgen álló megfigyelőkhöz képest tényleg megállt a belső mag forgása – az, ami korábban évente legfeljebb egy fokot előre sietett –, de persze velünk együtt most is forog az egész Föld, és ez így is fog maradni.

A hivatkozott tanulmányban vizsgált, azonos helyen különböző időpontokban kipattant földrengések rengéshullámainak terjedése a Föld belsejében az epicentrumtól (zöld csillagokkal jelölve) a szeizmológiai állomásig (fekete háromszögekkel jelölve). Forrás: Yi Yang & Xiaodong Song, Nature Geoscience (2023).

A hosszabb távú historikus szeizmológiai adatok pedig arra utalnak, hogy a mag és a köpeny egymáshoz viszonyított forgása nagyjából 70 éves periódusidővel oszcillálhat, vagyis a mag forgása néhány évtizeden át gyorsabb, előresiet kicsit, aztán lassul, majd lemarad. Ezért várható, hogy a közeljövőben a köpeny forgási sebessége alá fog csökkenni a belső mag forgása. Ugyanakkor hosszú távon átlagosan együtt forog a kettő. A kicsiny eltérések a bolygónk belsejében végbemenő dinamikus nyomatékátadási mechanizmusok működésére utalnak. Ezek a kölcsönhatások részben mágneses, részben gravitációs erők révén mehetnek végbe.

A szeizmológiai mérések eredménye a napok hosszának évtizedes időskálákon megfigyelt kicsiny változásaival is összhangban vannak. Ettől azonban sem a földkéreg, sem a mag forgása nem fog egyszercsak megállni. A Nap holnap is ugyanúgy felkel.

Forrás: [*]: Yi Yang & Xiaodong Song, Nature Geoscience (2023)