研究:地球內核自轉以70年為周期 或正在反轉

【2023年01月30日訊】(記者李宛鴻編譯報導)研究人員提出了一種地球內核有70年自轉周期的模型,並且指出我們正面臨著自轉周期中的大轉變。

地球內核(inner core)是地球中心密度相當大的區域,目前地球內核即將迎來巨大轉變。1月23日,發表於《自然–地球科學》期刊的研究中,地震學家發現,或許每經過數十年,在短暫而異常的停頓後,地球內核就會改變它的運轉方式(相對於地球表面的運動)。而且就現在來看,地球內核或許正在進行反轉中。

這可能聽起來很像會毀滅地球的災難電影中的設定。但是別擔心,也許從久遠年代以前,這種行星的周期運轉就已經存在了,它並不一定導致任何末日災難的發生。提出此假設模型的研究人員正致力於深入探究地球內核,及其與全世界之間的關係。

1936年,丹麥地震學家英奇‧雷曼發現地球的液體外核(outer core)包裹著一個固態的金屬岩石,而自此以後這項發現也一直困惑著科學家們。

「這非常奇怪,就像是有個固態鐵球漂浮在地球中心。」未參與本次研究的南加州大學地震學家約翰‧維戴爾表示。科學家認為就在不太久遠以前,當熾熱的地球內部充分冷卻後,地核即從熔融金屬中成形。

科學家無法直接對地球內核進行取樣,不過從大地震及冷戰時期核武試爆中所產生的強烈地震波,已經能穿過地球內核,進而說明了地球內核的一些特性。科學家猜測主要成分為鐵和鎳的固體內核,其直徑約為1520英里,並且與太陽表面一樣高溫。

然而觀察這些地震波的路徑,也進一步產生了更複雜的問題。假設地核是不動的,那麼來自幾乎同等的地震和核爆炸的地核潛波就不會改變。但隨著時間推移,它們確實發生了改變。

對此現象的一個解釋即地球內核正在旋轉,導致了這些波動的偏轉。90年代中期,科學家們首次提出地球內核或許正以與地球表面不同的速度旋轉著。自此以後,地震學家不斷找到最新證據,指出內核的旋轉既能加速也能減速。

其背後原因為何?有科學家認為,可能是兩股巨大的力量正互相角力,試圖控制地球的核心。地球液體外核中,鐵、鎳等物質流動形成渦電流而產生的地球磁場,拉動內核使其旋轉加快。而於外核之上、地殼之下的粘液層地幔所產生的巨大重力場,也緊緊抓著內核,放慢其旋轉速度。兩股力量正好相反,形成對抗局面。

科學家透過研究從1960年代到目前為止的潛波記錄,假設此大型拉鋸戰導致內核約以70年為一個周期進行來回運轉。

1970年代初,相對於站在地球表面的人來說,內核並沒有在旋轉。此後,內核逐漸加速向東旋轉,最終甚至超過地球表面的自轉速度。接著內核自轉開始減速,直到2009至2011年間的某一刻似乎完全靜止下來。

而現在,相對於地球表面,地球內核逐漸開始向西旋轉。它可能會再度加速並減速,直到2040年代又一次呈現靜止,完成它最新一次的東西向周期運轉。

如果這個70年的規律確實存在,那麼它將對部分地球內部深處造成切實的影響。但也可能它只會在接近地球表面的地方引起相對較小的變動,或許是導致地球磁場有輕微轉移,甚至是些許調整一天的長度,也就是人們所知的每六年一天的長度會稍稍增加或減少零點幾毫秒。

為了解釋到達地核的不規則波動,科學家提出了各式假設模型,而目前的新研究也只是其中的模型之一。地球的最深層也有可能正在搖晃擺動。相反,地球內核也許有個變質表面,能扭曲任何穿透它的地震波。維戴爾博士坦言:「無論你偏好哪一種模型,總是會有一些數據與之不符。」

由於難以接近地核,人們或許永遠無法找到完全正確的解釋。「我們的確可能永遠也不能明白地核是怎麼回事。」戴維爾博士說。但他也補充道:「我是個樂觀主義者。真相總有被揭開的一天。」◇

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