Gravitational Constraints on the Earth's Inner Core Differential Rotation
Résumé
The differential axial rotation of the solid inner core (IC) is suggested by seismic observations and expected from core dynamics models. A rotation of the IC by an angle α takes its degree 2, order 2 topography (peak‐to‐peak amplitude δh ) out of its gravitational alignment with the mantle. This creates a gravity variation of degree 2, order 2 proportional to δh and to α . Here, we use gravity observations from Satellite Laser Ranging, the Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) and GRACE Follow‐On to reconstruct the time‐variable S 2,2 Stokes coefficient. We show that for δh = 90 m, S2,2 provides upper bounds on α of 0.09°, 0.3°, and 0.4° at periods of ∼4, ∼6, and ∼12 years, respectively. These are overestimates, as our reconstructed S2,2 signal likely remains polluted by hydrology, although viscous relaxation of the IC can permit larger amplitudes.
La rotation axial différentielle du noyau solide est suggérée par des observations sismiques et prévue par des modélisations des dynamiques du noyau. Une rotation de la graine par un angle α amène sa topographie de degré 2 et d'ordre 2 (d'amplitude pic à pic δh) en dehors de son alignement gravitationnel avec le manteau. Cela provoque une variation du champ de gravité de degré 2 et d'ordre 2 proportionnelle à α et δh. Nous utilisons ici les observations du champ de gravité du SLR et de GRACE(-FO) pour reconstruire la série temporelle du coefficient de Stokes S2,2. Nous démontrons que, en supposant δh = 90 m, S2,2 fournit une contrainte maximale pour α de 0.09°, 0.3° et 0.4°, respectivement aux périodes 4, 5 à 6 et 8 à 12 ans. Ces contraintes sont surestimés car notre estimation de S2,2 est fort probablement polluée des signaux hydrologiques. Toutefois, le comportement de relaxation visqueuse du noyau, encore mal modélisé, peut permettre des contraintes plus souples.
Domaines
Géophysique [physics.geo-ph]
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