撰文：乔安娜.温德尔           2023年2月25日

地心结构。（图片：Getty Images的Rost-9D）

科学家们利用地震产生的强大的能量波，来测量地球的最内层，并发现地球的中心，是一个450英里宽（725公里）的实心铁镍合金球。

此前，许多研究人员认为地球有四个不同的层——地壳、地幔、液态外核和固态内核。但在过去的几十年里，科学家们提出，内核实际上由两层组成，称为内核和最内层内核。

现在，在周二（2月21日）发表在《自然通讯》杂志上的一篇论文中，研究人员观察了来自世界各地的地震或地震波数据，以测量这个最内部的核心。

当地震发生时，它会触发能量波穿过岩石。这些波以不同的速度移动，这取决于岩石的矿物种类，以及岩石的硬度。某些类型的地震波不能穿过液体，因此它们会从液体层反弹。研究地震波在地球上的传播方式，可以揭示地球表面深处存在哪些不同的层。

例如，科学家们以前曾利用地震波，发现了地球外核的搅动液态铁，它创造了地球的磁场。地震波还揭示了内核，尽管高温，但内核在巨大压力下仍保持坚固。

这项研究的主要作者、堪培拉澳大利亚国立大学的地球物理学家坦.索恩.彭，在一封电子邮件中告诉《生活科学》，在这篇新论文中，研究人员“第一次观察到，地震波像乒乓球一样从强烈的地震中来回反弹到地球的另一端”。

特别是，2017年所罗门群岛附近发生的，7.9级地震产生的地震波，跨越地球整个直径多次回荡。阿拉斯加半岛和欧洲阿尔卑斯山的地震网络，帮助研究人员看到了反射波，这些反射波使研究人员能够观察到，地球内核的两个不同层。

研究人员注意到，当地震波穿过最内部的核心时，在大约450英里的范围内，它们以不同的速度移动，这取决于它们行进的角度。在内核的外层，地震波在两极之间移动最快，在赤道方向移动最慢。与此同时，在最内层，地震波以与地轴相距约50度的角度移动最慢。

彭说，穿过内芯外层和最内层的地震波的不同行为表明，尽管它们在化学上可能是相同的（由铁镍合金形成），但这些层的晶体结构是不同的。

彭说：“这项研究强化了一个内部金属球存在的证据，它与地球内核的外壳有着不同的质地。”

大约46亿年前行星形成后，地球的结构随着冷却而演变。随着地球冷却，较重的元素，如铁和镍，向内迁移，形成内和外核，而较轻的元素，例如构成地球表面大部分岩石的硅，则上升。

彭说，对地球最内部内核的新观点可能表明，地球历史早期的一个事件影响了它的形成，这一想法可能会改变，我们对内核形成的时间和方式的了解。

然而，目前还没有办法知道，什么样的事件可能在内核内部形成了不同的层，或者什么时候，彭说。科学家们认为，地球的核大约形成于10亿年前，但核演化的细节尚不清楚。因此，很难说什么时候发生了改变最内核的事件。但随着全球地震仪网络的增长，更多的地震数据可能有助于揭示，有关内核增长的更多细节。

“可能发生的全球事件的确切时间线非常不确定，”彭说。“回答这些问题，对理解地球的演化有很大帮助。”