虽然地球表面已经被彻底绘制和表征，但由于无法直接进入，其内部更难研究。感知这一隐藏领域的最佳工具是地震的地震波，地震波从地球的薄地壳传播，并在岩石地幔和金属核中振动。

科佩尔说：“这颗行星是由（在太空中）有点吸积的小行星形成的。它们相互碰撞，产生了大量能量；所以整个行星在形成时都在融化。”“很简单，铁更重，会形成我们所说的核心形成。金属下沉到中间，液态岩石在外面，然后随着时间的推移，它基本上就冻结了。所有金属都在下面的原因是它们比岩石重。”

科佩尔说：“这颗行星是由（在太空中）有点吸积的小行星形成的。它们相互碰撞，产生了大量能量；所以整个行星在形成时都在融化。”“很简单，铁更重，会形成我们所说的核心形成。金属下沉到中间，液态岩石在外面，然后随着时间的推移，它基本上就冻结了。所有金属都在下面的原因是它们比岩石重。”

科佩尔说：“我们认为，这种结构与内核的生长速度有关。很久以前，内核生长得非常快。它达到了平衡，然后开始生长得慢得多。”“并不是所有的铁都变成了固体，所以一些液态铁可能会被困在里面。”

记录地球运动的位于大学校园内的地震台站。资料来源：Dave Titensor/犹他大学

犹他大学地震台主任、地质学教授科佩尔说：“这就像一颗行星中的一颗行星，它有自己的自转，并被这片巨大的熔融铁海洋解耦。”

他说，围绕地球的磁能保护场是由液态外核内发生的对流产生的，液态外核在固体核上方2260公里（1795英里）处延伸。熔化的金属上升到固体内核之上，在接近地球岩石地幔时冷却并下沉。这种循环产生了包围行星的电子带。如果没有一个坚固的内核，这个场就会弱得多，行星表面会受到辐射和太阳风的轰击，从而剥离大气层，使表面无法居住。

在这项新的研究中，犹他大学的研究小组查看了世界各地20个地震仪阵列记录的地震数据，其中包括南极洲的两个。离犹他州最近的是怀俄明州的派恩代尔。这些仪器被插入花岗岩地层中长达10米的钻孔中，并按模式排列，以集中接收到的信号，类似于抛物面天线的工作方式。

庞分析了2455次地震的地震波，这些地震的震级都超过了5.7级，大约相当于2020年盐湖城地震的强度。这些波从内核反弹的方式有助于绘制其内部结构图。较小的地震不会产生足够强的波有用于研究。

科佩尔说：“从内核返回的信号真的很小。大小大约在一纳米的量级。”“我们正在做的是大海捞针。所以这些微小的回声和反射很难看到。”

核心正在改变

1936年，科学家们首次使用地震波确定内核是固体的。在丹麦地震学家Inge Lehmann发现之前，人们认为整个地核都是液体，因为它非常热，接近10000华氏度，大约是太阳表面的温度。

在地球历史的某个时刻，在行星中心存在的巨大压力下，内核开始“成核”或凝固。目前尚不清楚这一过程何时开始，但犹他大学的研究小组从地震数据中收集到了重要线索，这些数据揭示了与渗透到核心内部的波有关的散射效应。

庞说：“我们最大的发现是，当你深入地球时，不均匀性往往会更强。在地球中心，它往往会更强”。

科佩尔说：“我们认为，这种结构与内核的生长速度有关。很久以前，内核生长得非常快。它达到了平衡，然后开始生长得慢得多。”“并不是所有的铁都变成了固体，所以一些液态铁可能会被困在里面。”

参与这项由国家科学基金会资助的研究的有来自南加州大学、法国南特大学和洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员。