地球的内核并非完全固态

地球内核的表面可能正在发生变化。南加州大学（USC）科学家的一项新研究探测到了地球中心附近的结构变化。该研究今日发表在《自然·地球科学》期刊上。

长期以来，地球内核的变化一直是科学家争论的焦点话题。然而，大多数研究主要着眼于分析内核的自转。南加州大学Dornsife文理学院（USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences）地球科学教授、该研究的首席研究员约翰·维达尔（John Vidale）表示，研究团队“最初的目标并不是定义内核的物理特性。”

“但是我们最终发现了地球内核近表面发生结构变化的证据。”维达尔表示。这一发现揭示了地形活动在内核自转变化中的作用，这些变化微小地影响了一天的长度，并可能与内核正在减速的现象相关。

重新定义地球内核

地球内核位于地表下约3000英里（约4800公里）处，被重力固定在液态外核之中。长期以来，科学界普遍认为内核是一个固体球体。

南加州大学科学家的原始研究目标是进一步描绘内核减速的过程。“但当我分析几十年的地震记录时，发现其中一组地震波数据格外不同。”维达尔说。“后来，我意识到这正是内核并非完全固态的证据。”

该研究利用地震波形数据，包括1991年至2024年间在南极洲南桑威奇群岛附近的42个监测点记录的121次重复地震，以窥探地球内核的活动情况。研究人员分析了位于阿拉斯加费尔班克斯和加拿大黄刀镇的地震接收阵列站的数据，发现黄刀镇站点的一组地震波表现出前所未见的特性。

“起初，这组数据让我困惑。”维达尔表示，直到研究团队改进了分辨率技术后，才发现这些地震波形反映了内核的额外物理活动。

变形的内核

这些内核的额外物理活动可解释为内核形态的时间变化。研究结果表明，内核近表面可能发生黏性变形，在内核的浅层边界处发生形态的变化和位移。

最可能导致这一结构变化的原因是内核与外核之间的相互作用。“众所周知，液态外核处在激烈的不稳定状态，但此前并未在人类的时间尺度上观察到外核的不稳定影响其邻近的内核。”维达尔表示。“这项研究首次表明，外核可能正在扰动内核。”

维达尔表示，这一发现为揭示地球深层核心的隐藏动态打开了一扇大门，并可能有助于更深入理解地球的热场和磁场。

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关于本次研究：除了维达尔，该研究的作者还包括南加州大学多Dornsife学院的Ruoyan Wang、中国科学院的Wei Wang、康奈尔大学的Guanning Pang和犹他大学的Keith Koper。

该研究由美国国家科学基金会（EAR-2041892）、中国国家自然科学基金（42394114）、中国国家重点研发计划（2022YFF0503203）以及中国科学院地质与地球物理研究所重点研究计划（IGGCAS-201904, IGGCAS-202204）资助。