
這項研究引發了大量的關注,但一些研究人員對研究結果持懷疑態度,認為地球內核并不是獨立旋轉的,這些數據還可以用內核的表面形狀發生了變化來解釋。
在新近發表于《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現。新研究表明,地球內核在2003—2008年間超速旋轉,在2008—2023年間又以相反的方向慢速旋轉。新研究為地球內核振蕩提供了直接的證據。
多重地震
地球內核是一個固體鐵鎳球體,被一層液態的鐵鎳外核包圍。內核具有豐富的內部結構,并且影響著外核的對流模式,進而影響地球磁場。然而,研究地球內核并非易事,由于它位于我們腳下5000多千米處,因此科學家無法直接進入這一區域進行觀測,目前只能依靠地震波來繪制其運動圖譜。
在這項新的研究中,研究人員匯編并分析了1991—2023年間發生在南極洲附近南桑威奇群島周圍42個地點的121次地震事件的地震數據。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、發生在相同地點的地震事件,最終得到了143對不同的重復地震。
當這些地震產生的地震波穿過地球內部時,其中一些會穿過地球內核。當這些波抵達地球的另一端時,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。
如果地球內核的旋轉是獨立于地球的其他層的,那么來自多重地震的波應該會穿過內核的不同部分。而且由于內核的解剖結構是不均勻的,因此這些不同波的路徑應該產生不同的波形。
但是,如果2023年的研究是對的,即地球內核相對于地表的旋轉已經發生了逆轉,那么一些多重地震的波形在一段時間后又會恢復為最初的波形。換句話說,研究人員可以通過尋找這些表明內核相對于地幔重新占據了相同位置的匹配波形,來研究內核的運動。
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年研究結論的正確性。他們在比對了大量波形后,發現了一些匹配的波形。這些匹配的波形數據表明,在2008年的某個時候,地球內核相對于地幔的旋轉發生了逆轉,在這之后,它的旋轉速度不到原來的1/2。
內核似乎正在減速,其旋轉速度比地表和地幔更慢。
在絕對意義上,內核仍在以與地幔和地表相同的方向旋轉。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,這時卡車減速,公共汽車繼續前進。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核的運動,就能觀測到,內核似乎在朝著與地幔和地表相反的方向運動。
等待進一步確認
長時間以來,地球內核的運動一直是科學界的一個爭議。現在,這項新的研究似乎提供了更為明確的證據,表明地球內核的確在減速。
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秒的數量級上發生。接下來,研究人員希望能更詳細地繪制出內核的運動軌跡,以揭示這種現象背后的確切原因。
但是,爭議并沒有完全平息。仍有科學家堅持認為,這些波形數據可以由內核表面的部分區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。如果內核的旋轉的確以大約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。