【2023年02月25日訊】（記者林達編譯報導）科學家們在地球中心發現了一個全新的內核，這讓地球的內層變得更加複雜。這一發現也可能有助於科學家了解太陽系及其它行星的形成。
2月21日發表在《自然‧通訊》（Nature Communications）雜誌上的研究表明，被認為是地球最內層的地方實際上還有另一個內核，由鐵構成，直徑約650公里。
「2002年提出了最內核（innermost inner core）的存在，半徑估計約為300公里。截止目前，幾項研究已經證實了這一點，包括我們最近的研究。對其大小的最新估計約為650公里，」該論文的第一作者、澳洲國立大學地球物理學博士後範清山（Thanh-Son Pham，音譯）告訴《新聞週刊》。
在這之前，地球的結構假定為有四層：外殼、地幔、外核和內核。內核直徑1220公里，由密度極高的鐵和鎳組成，溫度約為5426攝氏度。
外核也由鐵和鎳組成，但是液態的，在巨大的湍流中翻滾，產生電流，從而維持地球的磁場。地幔主要由鐵、鎂和矽組成，厚度約為3002公里，而地殼厚度僅為4.99公里至70公里不等，取決於其具體位置。
長期以來，人們一直認為地球有一個最內核，但一直未得到證實。
作者利用來自世界各地的地震波記錄發現了這個額外的最內核。「我們分析了過去十年中數百次大地震的地面運動數字記錄，即地震圖，」範清山說。「由於全球地震網絡的空前擴張，特別是美國本土、阿拉斯加半島和歐洲阿爾卑斯山的密集探測網絡，使得這項研究成為可能。許多同步工作的地震儀增強了探測能力，使得一些在地球內部反覆震盪的微弱信號能夠被探測到。」
與之前的研究相比，能利用數百個密集地震儀組成的大型網絡是新研究的一大關鍵優勢。
「這項新研究與以前不同，因所用的地震波會在地球內部沿其直徑並通過其中心多次反彈。這樣，我們就可以在某些方向獲得內核樣本，而這些是過去的方法所無法獲得的，我們對內核採樣的角度越多，就越能分辨出地球內核兩個區域的各向異性特性。」
他們發現，根據行進方向，這個最內層的地核具有不同的地震波行進速度，這種特性被稱為各向異性。此屬性不存在於內核的其餘部分。
「這可能是由高溫高壓下鐵原子的不同排列或生長晶體的首選排列引起的。強有力的證據表明，內核的外殼是各向異性的，傳播最慢的方向是在赤道平面上，最快的是平行於地球的自轉軸。同時，在內核的最裡面，最慢的傳播方向與赤道面形成一個斜角。這很關鍵——這就是為什麼，我們說最內核存在明顯的各向異性，」 範清山說。
研究者稱，這個新發現的最內核與內核其餘部分之間的邊界不像地球內部其它層次之間那麼清晰，而是更加平緩。
「從最裡面的金屬（固體）球到內核外殼（也是金屬的固體外殼）的過渡似乎是漸進的而不是尖銳的。這就是為什麼我們不能直接通過反射的地震波來觀察它；相反，我們是使用那些穿過它的地震波。這與之前針對其它地球內部層次之間的尖銳邊界的研究有所不同，」 範清山說。
作者認為，這可能是由地球磁場的變化形成的，反過來這也對地球是在45億年前形成的這個假說提供了從新認識的可能。
「地球的不同層次如何相互作用以及液體外核中的對流如何影響內核的生長與凝固。內核由於與其它各層的耦合而生長（和旋轉），這種耦合既具有引力特性同時又有電磁特性，」範清山說。
「了解地球磁場的歷史可讓我們瞥見其它行星可能發生的事情。以火星為例，我們還不明白為什麼火星磁場已不復存在。可能是因其液體核心中的對流停止了，而這又可能是由其固體部分的增長率（或液體外核中存在的化學元素的混溶性 [mixability]）引起的。」◇#
