探寻地球“内心”的奥秘

地球致密的铁内核可能比地球其他部分旋转得更慢。图片来源：英国《新科学家》网

科技日报记者 张佳欣

脚踩的这片土地深处究竟是什么？

事实上，人类对地球内部的了解，甚至比浩瀚宇宙的了解还要少。如果从地球表面旅行到地球中央，旅程约有6500公里。虽然这与从美国的波士顿到芬兰赫尔辛基的距离相同，但穿越起来要困难得多。如果说“笔直往下走”是想要探索地心的方向，那么人类实际只在这一方向上走了12公里，或者说只走了区区0.2%的路程。钻到这一深度的洞是俄罗斯著名的科拉钻孔。

现在，科学家正思考用其他方法和数据来了解脚下的地球，然后将这些信息与为地球内部开发的模型相匹配。

也许人们能收集到的关于地球内部最重要的数据是，地震产生的地震波穿过地球的速度有多快。根据它们相交的层的不同，波的移动速度也会不同。利用这些数据，科学家们对地球的“内心”又有了新的了解。

俄罗斯套娃？地核最内部发现“铁球”

传统的地球横截面图显示其内部分为四层：地壳、地幔、外核和内核。但现在，地理教科书或许又要重写了。

据英国《自然·通讯》杂志2月21日发表的一项地球科学研究，对地球是否存在最内层地核的问题提出了新认知：地球上的俄罗斯套娃结构还有不为人知的第五层——“最内层内核”。

研究人员指出，地球最内核可能是一个半径约650公里的铁球，它和它的外壳都是由铁镍合金组成的，还有其他微量元素。

澳大利亚国立大学地球科学研究院的科学家们此次梳理了当前探测器的数据，测量了地震在地球内部传播过程中产生的地震能量波的不同到时。他们首次观察到了这些波沿着整个地球直径来回传播了最多5次。这些波揭示了一个与此前认知不同的存在，其半径大约为650公里，且与内核的外层分离。研究人员认为，它的内界面或许反映出内核的生长曾发生过快速变化。

地核不再转？转速减慢谜底待解

今年发表在《自然·地球科学》上的一项研究引起广泛关注，甚至被部分媒体宣传为“地球核心停止自转！”这听起来确实很“抓马”，让人类的星球看起来似乎要“脱轨”，但事实并非如此，它只是在帮助人们理解地核的动态性质。

北京大学的这项研究使用重复的地震波传播路径来推断地球内核的运动。研究人员发现，在2009年前后，地球内核在一段时间内放慢了自转速度，与地球表面同步旋转——现在地球内核的转速已经落后于地球表面的转速。

研究人员在查看数据时发现，同样的事情似乎在20世纪70年代初也发生过。这很可能表明地球内核存在加速和减速来回振荡的70年周期。这种变化表现在一天的长度（地球自转）上的微小变化（几分之一秒）。因此，从某种意义上来说，内核是在“振荡”而非“自转”。

地幔在熔化？软流圈研究有新发现

地壳下面是地幔。地壳与上地幔顶层共同构成了岩石圈。岩石圈之下是软流圈，它坚固但有韧性，它可弯曲和流动。当炽热的岩石从地球深处上升到地表时，地幔将发生对流。一些炽热的岩石在洋中脊和其他构造边界下熔化。在存在熔岩（岩浆）的地方，地震波在穿过“液体”时往往会减慢速度。

据2月6日发表在《自然·地球科学》杂志上的另一篇研究，美国得克萨斯大学奥斯汀分校领导的研究团队利用地震数据检查了地幔的状态，结果在地壳下方发现了一层新的处于部分熔融状态的岩石层，这有望为解释地球板块运动带来新思路。

研究人员发现，这个岩石层位于地表下方约150公里以上，是软流圈的一部分。

美国《发现》杂志报道称，一些头条新闻使用了诸如“熔岩层”或“潜伏的隐藏熔岩层”之类的短语，但情况并非完全如此。研究中提出的层是部分熔融的，这意味着它很可能大部分是固体，但散布着一些重要的岩浆，研究人员没有说多少，但可能有20%的岩石层是液态岩石。