1936年，科學(xué)家在研究了地震產(chǎn)生的地震波穿過地球的過程后，發(fā)現(xiàn)了地球內(nèi)核的存在。

地震波的速度變化表明，在地球內(nèi)部深處，存在一個主要由鐵構(gòu)成的固態(tài)中心，也就是內(nèi)核。在內(nèi)核之外，包裹著一層由鐵和其他元素構(gòu)成的液態(tài)層殼，也就是外殼。外核基本上將內(nèi)核與地球的其他部分“隔絕”開來。

了解內(nèi)、外核如何運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要，因?yàn)檫@兩者都被普遍認(rèn)為與地磁場的產(chǎn)生有關(guān)。當(dāng)來自外核的鐵在內(nèi)核表面結(jié)晶時，它會改變外部液體的密度，推動了維持地球磁場的攪動運(yùn)動。內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)由外核產(chǎn)生的磁場驅(qū)動，并被地幔的引力效應(yīng)平衡。

而地核和地幔都是極不均勻的，不均衡的力就會對內(nèi)核的運(yùn)動產(chǎn)生影響。探索內(nèi)核究竟是如何旋轉(zhuǎn)的，可以闡明這些層之間的相互作用。但到目前為止，科學(xué)家還沒能就這種旋轉(zhuǎn)的速度以及它是否會變化達(dá)成一致。

近日，在一項(xiàng)新發(fā)表于《自然·地球科學(xué)》的研究中，北京大學(xué)的地球科學(xué)家宋曉東和楊翼提出，根據(jù)近幾十年的地震活動記錄，地球內(nèi)核近期可能已經(jīng)幾乎停止了旋轉(zhuǎn)，甚至正緩慢地逆轉(zhuǎn)。他們認(rèn)為，地球內(nèi)核是以一種約70年的長周期振蕩的。

  70年的振蕩周期  

20世紀(jì)末，科學(xué)家首次提出，地球內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)可能比地球的其他部分更快，也就是所謂的“超級自轉(zhuǎn)”。但對于這種旋轉(zhuǎn)速度的判斷眾說紛紜。

這在某種程度上也是因?yàn)?，還沒有任何科學(xué)手段能夠直接觀測地球深處的情況。地震波是目前科學(xué)界最常用的間接測量之一，它的傳播模式可以揭示出地球深處結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。

在這項(xiàng)新研究中，楊翼和宋曉東巧妙地找到了一種巧妙的方法。他們通過利用同一震源重復(fù)發(fā)生的天然地震，來追蹤這些穿過內(nèi)核的地震波的波形和傳播時間之間的差異，進(jìn)而分析內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)模式。

研究發(fā)現(xiàn)，自2009年前后，那些在之前顯示出明顯時間差異的路徑，幾乎鮮有變化。這似乎暗示著，內(nèi)核旋轉(zhuǎn)暫停了。

研究人員一步回顧了20世紀(jì)60年代末和70年代初的數(shù)據(jù)，通過將他們的發(fā)現(xiàn)與這些數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，他們意識到這一現(xiàn)象可能與內(nèi)核的反向有關(guān)。類似的反向現(xiàn)象的轉(zhuǎn)折點(diǎn)曾在20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)過。他們認(rèn)為，地球內(nèi)核的振蕩可能是以大約70年的長度為周期發(fā)生的。

從表面到內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)的地球系統(tǒng)，周期約60-70年。（圖／北京大學(xué)）

  尚無定論  

這種內(nèi)核振蕩的想法與其他一些地球物理的觀測結(jié)果不謀而合，特別是地磁場隨時間變化的模式，以及地球日長的改變。這些都提示著地球內(nèi)核的運(yùn)動比我們認(rèn)為的要復(fù)雜得多。

但關(guān)于內(nèi)核振蕩是否真的可行，以及這種振蕩的確切周期，學(xué)界仍沒有達(dá)成共識。去年，一組研究團(tuán)隊(duì)也曾提出，地球內(nèi)核可能以6年為周期振蕩（詳見《地球內(nèi)核的神秘振蕩》）。

還有很多問題有待解決，比如該如何理解并整合這些團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的不同長度的周期。兩位研究人員都表示，連續(xù)記錄的地震長期數(shù)據(jù)，對于監(jiān)測地球中心的運(yùn)動至關(guān)重要。

可以肯定的是，對于這樣一個極不確定的問題，我們可能還會聽到更多研究和新的信息。