Variațiile duratei unei zile nu sunt provocate de un singur factor. Foto: magnific.com O zi este considerată, în mod obișnuit, ca având 24 de ore sau 86.400 de secunde. În realitate, Pământul nu se rotește cu o viteză perfect constantă. Durata unei zile se poate modifica ușor. Diferențele sunt de ordinul milisecundelor, însă aceste variații îi ajută pe oamenii de știință să înțeleagă ce se întâmplă în interiorul planetei. Un nou studiu sugerează că o parte importantă a acestor schimbări ar putea avea legătură cu nucleul interior al Pământului. La peste 3.000 de mile, adică aproape 5.000 de kilometri sub suprafață, se află nucleul interior solid. Potrivit cercetării, acesta nu este complet nemișcat. Se pare că se deplasează înainte și înapoi în raport cu mantaua. Mișcarea sa poate influența viteza cu care se rotește planeta. Forța gravitațională exercitată de nucleul interior asupra mantalei este suficient de puternică pentru a modifica durata unei zile cu câteva milisecunde, potrivit earth.com. Cercetarea a fost coordonată de Huifeng Zhang, doctorand în fizică la Universitatea din Alberta, împreună cu profesorul de fizică Mathieu Dumberry. De ce se schimbă durata unei zile? Variațiile duratei unei zile nu sunt provocate de un singur factor. Mareele produse de Lună pot modifica ușor viteza de rotație a Pământului de la o zi la alta. Și vânturile atmosferice au un rol, iar efectele lor pot varia în funcție de anotimp. Pe perioade de milioane de ani, frecarea produsă de mareele lunare a contribuit la încetinirea treptată a rotației Pământului. Din acest motiv, zilele au devenit, în timp geologic, mai lungi. Există însă și variații care se desfășoară pe perioade mult mai scurte. Citește și: S-a descoperit un rezervor uriaș de aur în adâncul nucleului Pământului Pe intervale cuprinse între aproximativ 10 și 70 de ani, durata unei zile poate varia cu mai multe milisecunde. O zi nu are mereu aceeași durată. Mișcarea surprinzătoare din interiorul Pământului. Foto: magnific.com Oamenii de știință știu de mai bine de trei decenii că aceste schimbări care apar pe parcursul mai multor decenii au legătură cu procesele din interiorul planetei. Nucleul și mantaua fac schimb de moment cinetic Pământul este alcătuit din mai multe straturi. Între nucleu și scoarță se află mantaua, formată din roci foarte fierbinți. Mantaua are o grosime de aproximativ 2.900 de kilometri. În interiorul planetei are loc un schimb de moment cinetic între nucleul lichid și manta. Atunci când nucleul se rotește puțin mai repede, mantaua poate încetini ușor. Atunci când nucleul încetinește, mantaua poate accelera. Acest schimb influențează, la rândul său, viteza de rotație a întregului Pământ. Problema era că oamenii de știință nu știau exact ce forță permite acest schimb și care mecanism explică cel mai bine variațiile observate. Trei forțe au fost luate în calcul Cercetătorii au analizat trei posibile explicații. Prima este reprezentată de forțele magnetice care apar la limita dintre nucleu și manta. A doua posibilitate este legată de presiunea exercitată de fierul lichid aflat în mișcare asupra denivelărilor de la limita dintre nucleu și manta. Acestea sunt cunoscute drept forțe topografice. A treia variantă este reprezentată de gravitația nucleului interior solid. Nucleul interior nu este o sferă perfectă. Suprafața sa prezintă mici denivelări și proeminențe. În mod normal, acestea se aliniază cu zonele în care există distribuții diferite de masă în manta. Huifeng Zhang și Mathieu Dumberry au comparat cele trei mecanisme cu măsurătorile privind modificarea duratei zilelor înregistrate între 1964 și 2019. Nucleul interior s-ar comporta ca un pendul Pentru a analiza mișcarea nucleului interior, cercetătorii au folosit o reconstrucție bazată pe unde seismice, publicată în 2023 de Yi Yang și Xiaodong Song de la Universitatea din Peking. Conform acestei reconstrucții, nucleul interior se rotește înainte și înapoi în raport cu mantaua. Mișcarea este de aproximativ 2,35 grade într-o direcție și apoi în direcția opusă. Cercetătorii au estimat că nucleul interior și-a încetinit rotația relativă până aproape de oprire în jurul anului 2009, după care și-a schimbat direcția. Imaginea folosită de oamenii de știință este asemănătoare cu cea a unui pendul. Nucleul interior ar avea o mișcare de balans înainte și înapoi în raport cu suprafața Pământului. Un ciclu complet al acestei mișcări ar dura aproximativ 70 de ani. Atunci când nucleul interior se deplasează din poziția sa de aliniere, denivelările sale exercită o atracție asupra masei din manta. Această forță este numită cuplu gravitațional. Gravitația se potrivește cel mai bine cu modificările observate Cercetătorii au comparat rezultatele modelelor cu variațiile reale ale duratei zilei. Forțele magnetice și cele topografice au produs, în modele, modificări care erau în mare parte opuse celor observate în măsurători. În schimb, efectul gravitațional al nucleului interior s-a potrivit atât ca amploare, cât și ca moment al variațiilor înregistrate de-a lungul mai multor decenii. În modelul propus de echipă, nucleul interior ar fi responsabil pentru variațiile de lungă durată ale zilei. Forțele care apar la granița dintre nucleu și manta ar acționa în sens opus și ar limita această mișcare. Autorii consideră că ușurința cu care cuplul gravitațional explică variațiile multidecadale ale duratei zilei sugerează că acesta ar putea fi mecanismul principal în perioada analizată, respectiv între 1964 și 2019. Nucleul interior nu s-ar comporta ca o bilă rigidă Modelul a funcționat doar atunci când cercetătorii au presupus că forma nucleului interior se modifică lent. Proeminențele de pe suprafața sa ar trebui să se relaxeze pe o perioadă de aproximativ 10 ani. Acest lucru este important deoarece sugerează că nucleul interior nu se comportă ca o simplă bilă rigidă de fier. Mai degrabă, materialul din interior pare să aibă capacitatea de a se deforma și de a curge foarte lent. Denivelările nucleului sunt mici, dar au un efect important Proeminențele de pe nucleul interior sunt foarte mici raportat la dimensiunea planetei. Diferența dintre punctul cel mai înalt și cel mai jos este estimată la aproximativ 11-29 de metri. Chiar și așa, rotirea acestor denivelări cu aproximativ un grad ar putea produce cuplul gravitațional necesar pentru a explica variațiile duratei zilei. Acest lucru arată cât de sensibile sunt procesele care controlează rotația Pământului. Chiar și modificări foarte mici în interiorul planetei pot avea efecte măsurabile asupra rotației sale. Ce ne poate spune studiul despre interiorul Pământului Rezultatele oferă și indicii despre ceea ce se află în partea inferioară a mantalei. Modelul este compatibil cu existența unor acumulări de roci calde și diferite din punct de vedere chimic. Densitatea lor totală ar fi apropiată de cea a rocilor din jur. Cercetătorii consideră, de asemenea, că în cazul în care forțele magnetice asigură cea mai mare parte a forței care se opune mișcării nucleului, ar putea exista un strat subțire de material bogat în fier și conductor electric chiar deasupra nucleului. Acest strat ar avea aproximativ 2 kilometri grosime. Studiul mai indică și o deplasare medie a nucleului interior spre est, în raport cu mantaua. Viteza estimată este de aproximativ 0,12 grade pe an. Dacă această rată s-ar menține timp de 9.000 de ani, deplasarea cumulată ar ajunge la aproape trei rotații complete. Nucleul interior ar putea să-și schimbe forma Cercetarea se înscrie într-o serie mai largă de studii care încearcă să afle cum este structurat nucleul interior al Pământului. Alte cercetări au sugerat că acesta nu este complet rigid și că forma sa se poate modifica. Au existat, de asemenea, ipoteze potrivit cărora nucleul interior ar putea fi structurat în mai multe straturi, într-un mod asemănător unei cepe. Toate aceste observații sunt importante deoarece nucleul interior nu poate fi observat direct. Oamenii de știință trebuie să se bazeze pe modul în care undele seismice traversează planeta și pe efectele indirecte pe care procesele din adâncuri le au asupra suprafeței. Citește și: Cel mai arid deșert de pe Pământ ar putea fi mult mai vechi decât arată manualele de știință, susțin cercetătorii Cât de sigur este modelul propus Autorii subliniază că rezultatele se bazează pe modele privind rotația nucleului interior și circulația fierului lichid din nucleul exterior. Dacă sunt folosite alte modele pentru mișcarea fierului din nucleu, estimările pot varia cu până la 30%. Din acest motiv, interpretarea nu este considerată definitivă. Măsurătorile privind rotația nucleului interior au fost, de altfel, dezbătute de comunitatea științifică. Seismologul John Vidale de la University of Southern California a apreciat că studiul este unul atent și că autorii au analizat o cantitate mare de date. În același timp, el a subliniat că, în opinia sa, niciunul dintre modelele existente nu explică perfect toate datele. Geofizicianul Hrvoje Tkalčić de la Australian National University a anticipat, la rândul său, că rezultatul va genera opinii diferite în comunitatea geofizică. Imaginea pe care oamenii de știință o au despre interiorul Pământului rămâne încă incompletă. Nu toate variațiile zilei sunt explicate de acest mecanism Studiul se concentrează în special asupra schimbărilor generale care au avut loc pe perioade de aproximativ 60-70 de ani. Variațiile mai rapide, care se desfășoară pe intervale de aproximativ 10-30 de ani, ar putea fi controlate în principal de forțele care acționează la limita dintre nucleu și manta. Prin urmare, nucleul interior nu este singura componentă care influențează durata unei zile. Mai rămâne și o întrebare importantă: ciclul de aproximativ 70 de ani se repetă la nesfârșit sau este doar o caracteristică a perioadei observate? Deocamdată, oamenii de știință nu au un răspuns definitiv. De ce contează diferențele de câteva milisecunde Pentru viața de zi cu zi, câteva milisecunde nu schimbă aproape nimic. Nimeni nu va ajunge la serviciu cu întârziere din cauza unei zile care este cu câteva milisecunde mai lungă sau mai scurtă. Pentru oamenii de știință, însă, aceste diferențe sunt foarte importante. Ceasurile atomice măsoară timpul cu o precizie extraordinară. Rotația Pământului este însă mult mai puțin constantă. Tocmai diferențele dintre timpul măsurat de ceasurile extrem de precise și rotația reală a planetei îi ajută pe cercetători să urmărească procesele care se desfășoară în interiorul Pământului. Noul studiu oferă astfel o posibilă explicație pentru una dintre variațiile misterioase ale rotației planetei. Dacă interpretarea cercetătorilor se confirmă, mișcarea lentă a nucleului interior ar putea fi unul dintre mecanismele care fac ca durata zilei să nu fie niciodată perfect constantă. Studiul complet a fost publicat în revista Nature.