地核,插图。

地球的内核主要由固体铁组成,可以与地球的外部部分分开旋转。图源:约翰·斯瓦内普尔/SPL

在你脚下几千公里的地方,地球内部可能正在做一些非常奇怪的事情。许多科学家认为,地核的自转速度比地球其他地方要快,但根据一项研究,在过去十年的某个时候,它显然停止了这一现象。

“我们非常惊讶,”北京大学地震学家杨毅和宋晓东说,他们今天在《中国日报》上报告了这一发现自然地球科学1

这一结果可能有助于揭示地球深处的许多谜团,包括内核在维持地球磁场和影响整个行星旋转速度方面所起的作用,从而影响一天的长度。但它们只是解释内核不寻常旋转的长期努力的最新部分,可能并不是这件事的最终结论。

洛杉矶南加州大学的地震学家约翰·维达尔(John Vidale)说:“我一直在想,我们即将弄清这个问题。”“但我不确定。”

深海的奥秘

研究人员在研究了地震产生的地震波如何在地球上传播后,于1936年发现了地核。地震波速度的变化揭示出,这颗行星的核心宽约7000公里,由一个主要由铁构成的固体中心组成,其外壳由液态铁和其他元素组成。当来自外核的铁在内核表面结晶时,它改变了外部液体的密度,驱动搅动运动,维持地球磁场。

俄罗斯千岛群岛paramusir岛的Ebeko火山。

研究人员通过研究几十年来起源于同一地区的地震,如千岛群岛(如图所示),了解了内核的旋转。信贷:盖蒂

液态的外核基本上将2400公里宽的内核与地球的其他部分分离开来,所以内核可以以自己的速度旋转。1996年,宋和另一位研究人员报告说2研究了30多年来起源于同一地区的地震,这些地震的能量由数千公里外的同一监测站检测到。科学家们说,自20世纪60年代以来,这些地震发出的地震波的传播时间发生了变化,这表明地球的内核比地幔旋转得更快,地幔是位于外核上方的一层。

后来的研究对这种“超级旋转”的速度进行了精确的估计,得出的结论是,内核的旋转速度比地幔每年快约十分之一度。但并非所有人都同意。其他研究表明,超级自转大多发生在不同的时期,比如21世纪初,而不是一个连续、稳定的现象3..一些科学家甚至认为,超级旋转并不存在,地震传播时间的差异是由内核表面的物理变化引起的4

去年6月,维达尔和同样来自南加州大学的地球科学家王伟(Wei Wang)又投入了另一项研究。利用1969年和1971年美国核试验爆炸产生的地震波数据,他们报告说,在这几年里,地球内核发生了“亚旋转”,即比地幔旋转得慢5.他们说,直到1971年之后,它才加速并开始超旋转。

转动位移

现在,杨和宋说,内核已经停止了相对于地幔的旋转。他们主要研究了1995年至2021年之间的地震,发现内核的超旋转在2009年左右停止了。他们在全球不同的地方观察到了这种变化,研究人员说,这证实了这是一个真正的全球性现象,与地核旋转有关,而不仅仅是内核表面的局部变化。

这些数据暗示,内核甚至可能正在向亚旋转方向移动。如果是这样,那么驱动内核旋转的磁力和引力可能发生了变化。这种变化可能将内核与更广泛的地球物理现象联系起来,例如地球上一天长度的增加或减少。

尽管如此,仍然存在许多问题,比如如何协调杨和宋报告的缓慢变化与其他人报告的一些较快变化之间的关系。走出泥潭的唯一办法就是等待更多的地震发生。杨和宋说:“地震数据的长期连续记录对于监测地球心脏的运动至关重要。”

Vidale补充道:“我们只能等待。