走进科学
地球内核可能比我们想象的更复杂
地震波表明地球有一个隐藏的“心脏”。
强烈的地震，如2018年发生在阿拉斯加的一次地震，可以发出地震波，在地心回荡(如图所示)。 研究人员说，这样的地震波揭示了地核的最内层。
研究人员发现，地球内核不仅是镍和铁的固态球体，还包含两个内部层：一个独特的中心区域嵌套在外壳中。
科学家们使用一种以前未描述过的地震波确认了这个内部最深处的内核的存在，这种地震波不仅穿过地球的核心，而且来回反弹穿过内部，沿途收集有关核心结构的宝贵数据。
研究人员聚焦于过去十年发生的6级以上的地震，结合全球地震台收集的地震数据。将这些信号组合在一起，甚至可以检测到非常微弱的地震波反射。在大约200次分析中，有16次地震事件产生的地震波能够反弹多次穿过内核。
地球内核的起源、结构和命运引起了极大的兴趣，因为核心产生了地球的磁场，可以抵御太阳发射的带电粒子，帮助保护地球居民免受过多的辐射。
“了解磁场如何演变对地球表面的生命极为重要，”来自澳大利亚国立大学的地震学家Hrvoje Tkalčić表示。
整个内核约有6,600公里，由液态外核和固态内核两部分组成。当富含铁的液体在外核中循环时，一些物质会冷却结晶，沉淀形成一个固态中心，这种相互作用产生了地球的磁场。
这种漩涡般的运动何时开始还不确定，但一些研究表明，它最近发生在5.65亿年前，只是地球46亿年历史的一小部分。这种运动有时会失去平衡，其蹒跚步伐保存在岩石中微小的磁性颗粒中。这些数据表明，地球的磁极多次翻转，暂时削弱了磁场。随着越来越多的晶体冷却，这种运动最终将减缓并停止，数百万或数十亿年后关闭地球的磁场。
地下不同类型和结构的矿物以及不同数量的液体可以改变地震波在地球内部传播的速度，提供有关内部构成的线索。2002年，研究人员注意到，穿过地球最内部的地震波在与地球极轴的某个方向上移动略慢，这表明那里有一些奇怪之处，可能是晶体结构的差异。研究团队指出，这个隐藏的“心脏”可能是一种化石：核心早期形成的长时间保存的遗迹。
自那以后，Tkalčić和其他人一直在研究地震数据，找到了独立的证据，支持内部最深处有一个内部核的想法。这些反响的地震波于2月21日在《自然通讯》上描述，也显示出减速现象，是迄今为止证明这个隐藏的“心脏”存在的最有力证据。
使用这些地震数据，来自澳大利亚国立大学的地震学家Tkalčić和Thanh-Son Phạm估计，这个内心大约有600公里，约为完整内核的直径的一半。他们还能够评估最慢波的方向相对于地球旋转轴偏离了大约50度，从而提供了更多关于该区域的见解。
Tkalčić说，波减速的确切来源尚不清楚。这种现象可能与铁晶体的结构有关，可能在更深处有不同的晶体排列方式。或者，它可能是由某个很久以前的全球事件引起的不同晶体排列所致，改变了内核晶体从外核凝固的方式。
内核还有许多其他的谜团。存在于内核中的轻元素(氢、碳、氧)以极少量的形式存在，可能在固体铁周围以类似液体的“超离子”状态流动，进一步复杂了地震图像。
地震波反复穿过地球内部并反弹多次，研究人员已经做出了宝贵的贡献，将帮助研究人员以新的方式研究内核，来自纽约帕利塞兹的哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测所的地震学家Paul Richards表示。
然而，Richards说，团队从这些波中推断出内核结构的解释“可能更加不确定”，他并未参与这项工作。
其中一个原因是，当波来回反弹时，它们可能会变得更弱，更难在数据中看到，他说：“将来的许多观察将有助于确定”这些新数据可以揭示地球内部之心的什么信息。
本文译自 sciencenews，由 BALI 编辑发布。