科學(xué)家發(fā)現(xiàn)地球“最內(nèi)層地核”

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，也許是時(shí)候要改寫教科書了，因?yàn)榭茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)了地球中心存在“第五層”，即最內(nèi)層地核。

澳大利亞國(guó)立大學(xué)地質(zhì)學(xué)家創(chuàng)建了一種搜索算法，可使他們?cè)跀?shù)千個(gè)地核模型中進(jìn)行搜索。長(zhǎng)期以來(lái)，教科書中指出地球分為四層：地殼、地幔、外核和內(nèi)核，但十幾年前科學(xué)家置疑是否存在第五層？但經(jīng)過(guò)數(shù)次勘測(cè)，均已失敗告終，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)無(wú)法勘測(cè)分析地球最深處。

地球“第五層”或?qū)⒏膶懡炭茣?/p>

目前，澳大利亞科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了地球內(nèi)核鐵結(jié)構(gòu)存在變化，表明在距離地球核心650公里處有一條此前未發(fā)現(xiàn)的“邊界線”。

該研究報(bào)告第一作者喬安妮·斯蒂芬森說(shuō)：“這太令人激動(dòng)了，我們可能必須改寫教科書了！”作為研究的一部分，研究人員使用了國(guó)際地震中心捕捉到的地震波在地球內(nèi)部傳播的時(shí)間數(shù)據(jù)，之后他們利用最新算法在數(shù)據(jù)中搜索，以發(fā)現(xiàn)地核最內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的相關(guān)證據(jù)。

發(fā)現(xiàn)鐵結(jié)構(gòu)中微小變化被證明是“特別困難的”，但他們可以證明地球歷史上兩個(gè)獨(dú)立的冷卻事件。這表明，在地球演變的最初幾年里——大約45億年前，曾發(fā)生了一件戲劇性未知事件。

喬安妮解釋稱，該大事件的具體細(xì)節(jié)仍然是一個(gè)謎團(tuán)，但我們?yōu)槔斫獾厍騼?nèi)核增加了一塊拼圖。在此之前，我們對(duì)地球最深處的了解都是通過(guò)火山爆發(fā)和地震波的組合數(shù)據(jù)，這些都是間接觀測(cè)，但地質(zhì)學(xué)家能夠確定地核溫度達(dá)到5000℃以上。

地球內(nèi)核相對(duì)較小，僅占地球體積的1%，作為一個(gè)整體存在，地球內(nèi)部從里至外分別是內(nèi)核、外核、地幔、地殼，內(nèi)核對(duì)于地核演變具有重要意義，它與地核形成的早期階段有關(guān)。

地球內(nèi)部五層結(jié)構(gòu)

依據(jù)最新研究，地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是五層結(jié)構(gòu)，而不是之前的四層。從外至里分別是：地殼：最大深度可達(dá)70千米，這是地球的最外層，覆蓋著海洋和陸地;地幔：下地幔最大可向下延伸2890千米，這是地球最厚的一層，由比地殼更富含鐵和鎂的硅酸鹽巖石組成;外核：深度在2890～5150千米之間，是由液態(tài)鐵、鎳和微量輕元素構(gòu)成;內(nèi)核：最大深度可達(dá)到6370千米，該區(qū)域被認(rèn)為是由固態(tài)鐵和鎳構(gòu)成;最內(nèi)層地核：距離地球核心650千米，是固態(tài)鐵，相對(duì)于內(nèi)核，是一種不同類型的未知結(jié)構(gòu)。

神秘的最內(nèi)層地核

之前研究表明，地球內(nèi)部存在一個(gè)最內(nèi)層的地核結(jié)構(gòu)，相對(duì)于其他地核層具有明顯的各向異性，各向異性是材料組成的差異改變地震波性質(zhì)的方式。

喬安妮是一位博士研究員，她表示，幾十年前曾有人提出地球潛在最內(nèi)層地核的想法，但相關(guān)數(shù)據(jù)一直很模糊。我們使用了一種非常智能的搜索算法，搜索了數(shù)千個(gè)內(nèi)核模型，從而解決了這個(gè)難題。

依據(jù)喬安妮的觀點(diǎn)，當(dāng)?shù)卣鸩ù┻^(guò)地核時(shí)，這些地震波的變化揭示了鐵結(jié)構(gòu)的細(xì)微差異。相關(guān)數(shù)據(jù)并不完美，因?yàn)榇嬖诤芏喔蓴_因素和差距，但研究人員認(rèn)為，他們對(duì)這些發(fā)現(xiàn)頗有信心，因?yàn)樗麄兣c其他有關(guān)地球最內(nèi)層地核各向異性的研究相一致。

研究人員指出，我們受到全球地震分布和接收地點(diǎn)的限制，尤其是地球的兩極，未來(lái)的研究將探索地球的相關(guān)波場(chǎng)，其中包括一系列波場(chǎng)來(lái)源的疊加數(shù)據(jù)，這樣能夠描繪更詳細(xì)的地球內(nèi)部運(yùn)動(dòng)圖像。

喬安妮稱，該方法有望在震源和接收器有限分布的情況下，獲得不受限制的深層地球結(jié)構(gòu)約束，可能在全球稀疏的位置，顯著提高對(duì)地球內(nèi)核的認(rèn)知，從而增強(qiáng)理解地球的演變歷程。

地球液態(tài)鐵核能產(chǎn)生磁場(chǎng)

科學(xué)家認(rèn)為，地球磁場(chǎng)是在地核深處產(chǎn)生的，但沒(méi)有任何人到達(dá)過(guò)地球核心，通過(guò)研究分析地震產(chǎn)生的沖擊波，物理學(xué)家能計(jì)算出地球核心可能的結(jié)構(gòu)。

地球核心是一個(gè)固體內(nèi)核，相當(dāng)于2/3月球體積，主要成分是鐵，在5700℃高溫下，鐵的溫度與太陽(yáng)表面相近，但重力造成碾碎壓力使鐵無(wú)法變成液體。

內(nèi)核外側(cè)是外核，厚度達(dá)到2000千米，是由鐵、鎳和少量其他金屬構(gòu)成，這些金屬是液體，因?yàn)樗膲毫Ρ葍?nèi)核低。外核的溫度、壓力和成分的差異導(dǎo)致熔融金屬產(chǎn)生對(duì)流，由于溫度較低、密度物質(zhì)下沉，溫度較高的物質(zhì)會(huì)上升。

“科里奧利力”是由地球自轉(zhuǎn)引起的，也可能是漩渦產(chǎn)生的，地核鐵核流動(dòng)產(chǎn)生電流，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，帶電荷的金屬通過(guò)電場(chǎng)后會(huì)產(chǎn)生電流，這樣的循環(huán)會(huì)繼續(xù)下去。

這種自維持的循環(huán)回路被稱為“地球發(fā)電機(jī)”，“科里奧利力”產(chǎn)生的漩渦意味著分離的磁場(chǎng)大致沿同一方向排列，它們的綜合效應(yīng)疊加起來(lái)就產(chǎn)生一個(gè)巨大的磁場(chǎng)，吞噬整個(gè)地球。