在高中科学课上,教科书通常会配有地球及其所有层级的可识别图像——目前,这些层级包括地壳、外地幔和内地幔,以及外地核和内核。但一项于2月21日发表在《自然·通讯》杂志上的新研究可能会让所有这些图表都显得有些过时。澳大利亚国立大学的地震学家分析了强大地震产生的震荡波,并发现了他们认为是存在一个独特的、最内层内核的证据。
地球的每一个内部分区都在我们的生活中扮演着自己独特的角色。我们存在于被称为地壳的最外层薄层之上。尽管过去曾有努力深入挖掘以穿透地幔,但至今无人成功。外地幔和内地幔都由熔岩构成,那里的对流运动导致地壳构造板块的相互碰撞和移动。最后是地核。地核的液态外层负责产生地球的磁场,而固态的内核部分则进一步稳定了磁场。
我们无法轻易研究地球的内部结构,因此地质学家通过检查可能来自地下深处的火山喷发岩石样本来研究地幔。此外,他们还研究地震产生的地震波。当地震发生在地下深处的震源时,运动会产生震动地表的波。这些波可以被全球各地的地震仪测量,通过测量地震波的传播速度,地震学家可以惊人地了解地球中心的具体情况。
也就是说,当数据合理时。有一段时间,地震学家注意到,当他们测量穿过内核中心区域的地震波时,他们的模型精度会下降。所有波,无论是地震波还是其他波,在不同介质中的传播速度都不同,但一种称为各向异性的现象意味着波在不同方向上的传播速度也可能不同。2002年,研究人员提出了存在最内层内核的假说,以解释他们在检查一些强大地震时发现的各向异性效应。
现在,更多的研究似乎支持这一理论。随着近年来地震记录站数量的增加,对波的传播速度和方向进行精确三角测量变得更加容易。ANU的地震学家分析了过去十年中震级大于6.0的地震,以确定地震波的确切路径。由于设备增加,科学家们能够追踪地震波在地球内部最多弹跳五次。确实,他们的发现支持了当波穿过地心时,其路径会发生改变,好像存在一个最内层内核一样。研究人员认为这种划分源于构成地核的铁和镍原子的晶体排列方式不同。
一些地震学家并不完全信服这一发现,因为目前尚不清楚这是否是一个硬边界,而不是一个渐变的过渡。但是,发现地球的新层级并不常见,如果最内层内核继续得到证据支持,作者认为这可能会让地质学家对地球早期地质结构有更深入的了解。