新認(rèn)知！地核最內(nèi)部是個鐵球

作為地球上最神秘的地方之一，地球的固體內(nèi)核處于地球上最極端的溫度和壓力環(huán)境中，其壓力超過300萬個大氣壓，溫度接近太陽表面，約5726攝氏度。由于內(nèi)核遠(yuǎn)非人類所能觸及，我們只能從地震產(chǎn)生的地震信號中推斷其密度和化學(xué)成分。

澳大利亞國立大學(xué)地球物理學(xué)家喬安妮·斯蒂芬森曾解釋說：“傳統(tǒng)上，我們被告知地球有四個主要層：地殼、地幔、外核和內(nèi)核。”

我們對地殼之下的了解主要是從火山爆發(fā)及地震波的震動中推斷出來的。從這些間接觀察中，科學(xué)家們計算出，溫度超過5000攝氏度的灼熱內(nèi)核僅占地球總體量的1%。

地球的最內(nèi)部——地心到底是什么樣？國際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》在線發(fā)表的一篇論文稱，地球最內(nèi)核可能是一個位于內(nèi)層的半徑約650千米的鐵球，且鐵球與地球內(nèi)核的外層分離。

該論文的標(biāo)題是《高達(dá)五倍的混響波通過地球中心和明顯各向異性的最內(nèi)層的核心》。該論文的通訊作者和第一作者是澳大利亞國立大學(xué)地球科學(xué)研究院博士后潘清山，論文的另外一名作者是澳大利亞國立大學(xué)地球科學(xué)研究院地震學(xué)和數(shù)學(xué)地球物理學(xué)系主任、教授赫爾沃耶·特卡爾契奇。

這項目前為止最新的研究或能增進(jìn)我們對地球形成與演化的理解。長期以來，研究人員一直對這樣一個最內(nèi)核的存在與否及其大小提出了假說，但這些假說一直存在爭議。由于缺乏靈敏度能達(dá)到給地球深層內(nèi)部采樣的探測器，探測地球最內(nèi)核的工作一直難有進(jìn)展。

澳大利亞國立大學(xué)地球科學(xué)研究院的科學(xué)家們此次梳理了當(dāng)前探測器的數(shù)據(jù)，測量了地震在地球內(nèi)部傳播過程中產(chǎn)生的地震能量波的不同。他們首次觀察到了這些波沿著整個地球直徑來回傳播了最多5次。這些波揭示了一個與此前認(rèn)知不同的存在，其半徑大約為650千米，且與內(nèi)核的外層分離。研究人員認(rèn)為，它的內(nèi)界面或許反映出內(nèi)核的生長曾發(fā)生過快速變化。仍需進(jìn)一步研究最內(nèi)核與內(nèi)核外殼之間過渡的特征，從而更好地理解地球的深層內(nèi)部和形成史。

英國廣播公司2015年8月發(fā)布的一篇文章稱，幾乎可以確定地核主要是由鐵組成的。人們認(rèn)為地核中大約80%的成分是鐵，盡管精確的數(shù)值仍有待確定。鐵是銀河系中最常見的元素之一，同時也普遍存在于隕石之中。但地表的實際含鐵量就比我們想象中要少得多了。所以有理論認(rèn)為，在45億年前地球形成之時，大量的鐵都沉降到地核中了。

此外，還有一項地心研究值得關(guān)注：地球的內(nèi)部核心可能富含氧氣。

人們普遍認(rèn)為內(nèi)核中存在輕質(zhì)元素，但其類型和含量仍有爭議。宇宙化學(xué)和地球化學(xué)證據(jù)表明，它應(yīng)該含有硫、硅、碳和氫。實驗和計算也證實，這些元素與純鐵混合，在地球深處的高溫高壓條件下形成各種鐵合金。

然而，與我們密切相關(guān)的氧，通常認(rèn)為被排除在內(nèi)核之外。這主要是因為在地表或地幔環(huán)境中從未發(fā)現(xiàn)過富含鐵成分的鐵-氧合金。所有已知的鐵氧化物中的氧含量都大于或等于50個原子百分比。盡管人們一直在試圖合成具有富鐵成分的氧化鐵化合物，但這種物質(zhì)還從未被發(fā)現(xiàn)。地球的內(nèi)部核心是如此“缺氧”嗎？

科學(xué)家通過研究揭示，富含鐵的鐵-氧合金在近3億千帕的極端壓力和超過約2726攝氏度的高溫下是穩(wěn)定的。該結(jié)果證明了氧氣可以存在于固體內(nèi)核中，這為進(jìn)一步了解地核的形成過程和演化歷史提供了關(guān)鍵的因素。