地球“内心”很深处：或是“铁石心肠”

发布时间：2023-03-15 09:23:51 所属栏目：外闻来源：

导读：澳大利亚国立大学一项发表在《自然·通讯》上的研究，通过测量地震波穿过地球内核的速度，发现地球最内核可能是一个半径约650千米的铁球，且与地球内核的外层分离。

长久以来，地核由于处于地球深部，一般探

澳大利亚国立大学一项发表在《自然·通讯》上的研究，通过测量地震波穿过地球内核的速度，发现地球最内核可能是一个半径约650千米的铁球，且与地球内核的外层分离。

长久以来，地核由于处于地球深部，一般探测器无法取样检测，一直都是谜一样的存在。

地球的结构就像一个俄罗斯套娃，从外到内分为四层，依次为地壳、地幔、液态的地球外核、固态的地球内核。其中，地球内核占地球体积比例不足1％，却是地球命运的“时间胶囊”。由于无法直接观测，根据其他行星核心的组成来推测，地球内核被认为由铁和镍组成。

澳大利亚国立大学的研究团队发现地球内部或存在第五层：最内核。地球最内核概念的产生最早可追溯至2002年，当时哈佛大学两位地震学家，基于地震波穿过内核的速度特性，首次提出相关概念。“我们现在提供了另一条证据来证明这一假设。”澳大利亚国立大学地球科学研究院博士后潘清山表示，这项最新的研究,他与赫尔沃耶共同参与。

赫尔沃耶告诉《中国新闻周刊》，他们团队分析了过去十年中大约200次6级及以上地震的数据，一共提出了三条独立的证据线，通过三个不同类型的地球物理数据集，以不同方式“看到”最深处的内核。

《纽约时报》报道，已知的是，地震波穿过地球内核的速度会随着方向不同而变化。其中，沿着地轴从一极到另一极传播最快，而垂直于地轴传播速度最慢。地球物理学家认为，这种速度差异是由内核中铁晶体的排列引起。

澳大利亚国立大学的研究人员发现，地震波通过最内核与内核外层的传播时间存在差异，据此推测，最内核结晶结构可能与外核不同。赫尔沃耶等认为，地球进化过程中，地球最内核晶体结构发生了变化。

赫尔沃耶分析说，用地震波来测量，就像医学物理学家和放射科医生使用X射线一样。在他看来，最内核比内核外壳更微妙，通过地震波观察难度更大。地震波穿过地核时会逐渐变弱。

地震波捕捉通常要依靠地震仪。“地震仪具有局限性，因为其大体只有在地震足够大、地震波足够强时才能捕捉到信号。”赫尔沃耶分析说，他们在研究中使用一种“堆叠”技术，将单个波形组合在一起。简而言之，通过多个地震仪记录的数据，可以将穿过地核时减弱的地震波信号增强。通过这种方式，他们首次观察到，地震波能够沿地球直径，来回传播多达五次。每次加强的地震波从地球一侧传到另一侧约20分钟，5次共100分钟，他将这一过程描述为类似“乒乓球来回弹跳”。

“最内核的存在可以让科学家更好了解地球磁场，它当中可能蕴藏着解开地球形成的秘密。”赫尔沃耶说。

研究人员认为，这一内界面或许反映出内核的生长曾发生过快速变化。赫尔沃耶说，内核并不像地球那么古老。目前，地球内核每年增长约1毫米，按照这个速率推算，内核约有10亿年历史。这项研究或将解开另一个难题，地球内核中的铁与地表的铁晶体结构大不相同，因为地球内核压力是地表大气压的约300万倍，温度约为5500摄氏度。

来自美国罗切斯特大学一项发表于《自然通讯》的研究提出，地球固体内核非常重要，该文作者约翰·塔尔杜诺表示，“内核形成前，地磁场已在崩溃边缘，但内核逐渐形成后，地磁场再生。”

地球内核通过液态外核与固体地球的其余部分隔开，让它能够以不像地球自身自转那样的方式自转。

这项新研究观测了地震波从震源经过内核传播到地球另一侧的过程。通过比较同一震源多次地震引发的地震波，来追踪穿过内核的地震波形和传播时间的差异。研究人员回顾分析20世纪60年代末至2020年的地震波数据，发现地球内核旋转的变化。

赫尔沃耶认为，不同研究得出的周期存在差异，反映出地球物理推断的本质。在他看来，现有研究一般通过大地震和地震仪预测内核相关数据，地震和地震仪在全球分布并不均匀，使得数据观测结果无法像医生治病那样，对病人身体有全面认识。他认为，需要更有效处理数据，并在此基础上创新，跳出条条框框去思考。

地磁场是源自于地球内部，并延伸到太空的磁场。宋晓东表示，虽然内核旋转变化的具体机制还不清楚，但看起来这种变化是地球的内核、外核、地幔和地表之间，形成的耦合共振系统的结果。

“‘地球内核旋转暂停或反转’是很自然的现象，可能和气温、海平面以及磁场的周期性扰动有关。”杨翼分析说，但是这种变化的影响幅度很小，他们的研究得出，这种变化最终影响的结果，可能导致一天比50年前一天长或短千分之一秒，具体时长取决于内核的旋转速度。这种微小变化，人们在日常生活中察觉不到。

但搞清地核内部构造，对了解其何时不再适合人类居住至关重要。赫尔沃耶表示，未来，如果整个液态地核变成固态，地磁场也会随之消失，生命将不复存在。但同时，他认为，不必过于担心，这一过程需要几十亿年。赫尔沃耶解释说，火星上也存在过磁场，但后来消失了。赫尔沃耶正试图弄清楚这是因为火星核心液体部分太小，还是因为其他原因，比如火星核心的化学组成不支持对流。他认为，如果火星上存在大量水，那么它可能会产生类似地球的磁场。但是，这种说法并没有得到证实。

（编辑：汽车网）

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