Fysiker vid University of Alberta har avslöjat att gravitationella dragkrafter mellan jordens rörliga, fasta inre kärna och den steniga manteln driver millisekundsfluktuationer i dygnets längd under decennielånga cykler.
Studien, som publicerats i tidskriften Nature av doktoranden Huifeng Zhang och fysikprofessorn Mathieu Dumberry, löser ett trettio år gammalt geofysiskt mysterium kring hur rörelsemängdsmoment överförs genom planetens djupa inre. Även om ett jorddygn traditionellt räknas som exakt tjugofyra timmar visar atomur att rotationsperioden varierar subtilt med flera millisekunder i cykler som varar mellan tio och sjuttio år. Forskare har länge vetat att när den flytande yttre kärnan accelererar under årtionden saktar manteln ner för att bevara jordens totala rörelsemängdsmoment, och vice versa.
Fram tills nu har forskare dock haft svårt att identifiera de fysiska krafter som förmår överföra denna rotationsrörelse genom tusentals kilometer av smält och fast bergart. Genom att modellera historiska geofysiska data från 1964 till 2019 fann forskarna att jordens fasta inre kärna är något icke-sfärisk, vilket innebär att dess förändrade orientering utövar ett gravitationellt vridmoment på densitetsvariationer i den överliggande manteln. Detta gravitationsdrag påverkar manteln och får den att öka eller minska farten, vilket i sin tur förändrar planetens dygnslängd.
Samtidigt verkar motverkande elektromagnetiska och topografiska vridmoment vid gränsen mellan kärna och mantel i motsatt riktning, vilket motstår den gravitationella förskjutningen och begränsar svängningarnas omfattning. Utöver att förklara planetens skiftande klocka tyder upptäckterna på att jordens fasta inre kärna är förvånansvärt formbar och deformeras visköst på en tidsskala av ungefär tio år under extrema inre temperaturer och tryck.