地球內(nèi)核不僅逆轉(zhuǎn)，還在變慢

這項研究引發(fā)了大量的關(guān)注，但一些研究人員對研究結(jié)果持懷疑態(tài)度，認(rèn)為地球內(nèi)核并不是獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的，這些數(shù)據(jù)還可以用內(nèi)核的表面形狀發(fā)生了變化來解釋。

在新近發(fā)表于《自然》雜志的論文中，研究人員證實了2023年那項頗有爭議的發(fā)現(xiàn)。新研究表明，地球內(nèi)核在2003—2008年間超速旋轉(zhuǎn)，在2008—2023年間又以相反的方向慢速旋轉(zhuǎn)。新研究為地球內(nèi)核振蕩提供了直接的證據(jù)。

多重地震

地球內(nèi)核是一個固體鐵鎳球體，被一層液態(tài)的鐵鎳外核包圍。內(nèi)核具有豐富的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且影響著外核的對流模式，進(jìn)而影響地球磁場。然而，研究地球內(nèi)核并非易事，由于它位于我們腳下5000多千米處，因此科學(xué)家無法直接進(jìn)入這一區(qū)域進(jìn)行觀測，目前只能依靠地震波來繪制其運(yùn)動圖譜。

在這項新的研究中，研究人員匯編并分析了1991—2023年間發(fā)生在南極洲附近南桑威奇群島周圍42個地點(diǎn)的121次地震事件的地震數(shù)據(jù)。其中，有16次事件包含3～7個多重地震事件，也就是那些在不同時間、發(fā)生在相同地點(diǎn)的地震事件，最終得到了143對不同的重復(fù)地震。

當(dāng)這些地震產(chǎn)生的地震波穿過地球內(nèi)部時，其中一些會穿過地球內(nèi)核。當(dāng)這些波抵達(dá)地球的另一端時，位于那里的儀器就能將地面震動記錄為彎彎曲曲的線形圖案，即地震波形。

如果地球內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)是獨(dú)立于地球的其他層的，那么來自多重地震的波應(yīng)該會穿過內(nèi)核的不同部分。而且由于內(nèi)核的解剖結(jié)構(gòu)是不均勻的，因此這些不同波的路徑應(yīng)該產(chǎn)生不同的波形。

但是，如果2023年的研究是對的，即地球內(nèi)核相對于地表的旋轉(zhuǎn)已經(jīng)發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，那么一些多重地震的波形在一段時間后又會恢復(fù)為最初的波形。換句話說，研究人員可以通過尋找這些表明內(nèi)核相對于地幔重新占據(jù)了相同位置的匹配波形，來研究內(nèi)核的運(yùn)動。

尋找匹配的波形

在新的研究中，研究人員在觀察了波形如何隨時間變化后，證實了2023年研究結(jié)論的正確性。他們在比對了大量波形后，發(fā)現(xiàn)了一些匹配的波形。這些匹配的波形數(shù)據(jù)表明，在2008年的某個時候，地球內(nèi)核相對于地幔的旋轉(zhuǎn)發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，在這之后，它的旋轉(zhuǎn)速度不到原來的1/2。

內(nèi)核似乎正在減速，其旋轉(zhuǎn)速度比地表和地幔更慢。

在絕對意義上，內(nèi)核仍在以與地幔和地表相同的方向旋轉(zhuǎn)。這就好比一輛公共汽車和一輛卡車在同一個方向上并排行進(jìn)，這時卡車減速，公共汽車?yán)^續(xù)前進(jìn)。從公共汽車的視角來看，卡車似乎在向后移動；但對路邊的行人來說，這兩輛車都在向前行駛。同樣地，假如一個人可以站在地球表面觀測地球內(nèi)核的運(yùn)動，就能觀測到，內(nèi)核似乎在朝著與地幔和地表相反的方向運(yùn)動。

等待進(jìn)一步確認(rèn)

長時間以來，地球內(nèi)核的運(yùn)動一直是科學(xué)界的一個爭議?，F(xiàn)在，這項新的研究似乎提供了更為明確的證據(jù)，表明地球內(nèi)核的確在減速。

這種減速可能會使一天的長度改變，但這種影響將會是在很難被注意到的1/1000秒的數(shù)量級上發(fā)生。接下來，研究人員希望能更詳細(xì)地繪制出內(nèi)核的運(yùn)動軌跡，以揭示這種現(xiàn)象背后的確切原因。

但是，爭議并沒有完全平息。仍有科學(xué)家堅持認(rèn)為，這些波形數(shù)據(jù)可以由內(nèi)核表面的部分區(qū)域的膨脹和收縮來解釋。對此，研究人員表示，他們或許在未來幾年就能獲得一些更明確的確認(rèn)。如果內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)的確以大約70年為周期的頻率振蕩，那么它可能很快就會重新進(jìn)入周期的活躍部分。通過接下來5年或10年的觀察，或許就能得到確認(rèn)。