地球內核可能藏有火山與滑坡
Earth’s inner core might harbor volcanoes and landslides
10 FEB 2025 11:00 AM ETBYHANNAH RICHTER
f t在我們腳下的五千多公里深處，地球的鐵質內核似乎正在旋轉、成長，偶爾加速或減速。根據今天發表在《自然地學》上的研究，它也可能正在改變形狀，有些地區在幾年內上下起伏達一公里。雖然大多數變化可能是鐵質風景中的微妙凸起，但有些可能類似於山脈的隆起和滑坡的崩塌。儘管這些運動——作為穿越地球的地震波被捕捉到——對我們這些地表居民影響甚微，但它們幫助勾勒出一個更為動態的地球內部圖像。
塞維琳·羅薩特（法國國家研究機構的一位地球物理學家），她未參與這項工作，表示她對於團隊能夠檢測到地球核心如此微妙且短暫的變化感到「驚訝」。「這對其他地震學者來說是相當鼓勵的消息。」
內核是一個大約攝氏5200度、直徑2500公里的主要是固態鐵球，有助於驅動地球的磁場。由於沒有儀器能夠穿透到足夠深處來研究核心，科學家們轉而利用直接穿過它的自然事件：地震產生的地震波。當這些波穿越地球時，它們可以穿過內核或在其表面偏折，記錄下其路徑作為曲線線條，被對側的探測器記錄下來。當同一位置在不同歷史時期發生兩次地震時，科學家可以比較這兩者的路徑來查看地球中心有何變化。
去年，南加州大學多恩西夫分校的地震學家約翰·維戴爾和他的同事們使用這種方法確認自2010年以來地球核心的旋轉速度已經減慢。但維戴爾說，「這個情況長時間以來令人困惑」，因為「我們很難用僅僅旋轉來解釋所有數據。」他的團隊理論認為一定還有其他事情在發生。
因此，維戴爾和他的同事們整理了1991年至2023年在南桑威奇群島發生的168對地震數據，這是一個位於遙遠南大洋上的地震活動熱點地區。從那裡，地震波直接穿過地球，前往阿拉斯加費爾班克斯附近的艾利森空軍基地和加拿大西北領地的黃刀市地震陣列的感測器。研究人員專注於內核處在同一位置時發生的地震對，以便他們看到的任何變化都不可能是由旋轉造成的。確實，在2004年至2008年的數據中，黃刀市接收到的波出現了無法解釋的變異，這些波穿過內核外部而非像艾利森基地接收的波那樣深入穿透。
這使得研究團隊得出結論：內核就像地球本身一樣，並非一個規則的球體，而是一個逐漸移動的球體，其表面有地區在幾年內上下起伏達數公里，偏折擊中這些位置的地震波。維戴爾說，雖然核心形狀的變化已經被理論化，但現在我們「基本上是第一次看到這種現象。」
至於驅動這些變形的力量，有許多假說。由於鐵的凝固點溫和地達到攝氏1500度，維戴爾認為內核與外核邊界的材料可能不斷熔化並重新結晶成新結構。也可能有鐵從內核內部「冒泡」到表面的情況。或者內核表面在重力和流動的外核推動下變得更加崎嶇不平。
「這一切都類似地球表面的情況，」維戴爾說，他認為火山爆發和滑坡可能沿著內核與外核邊界發生。
石溪大學地震學家溫聯星數十年來一直主張這些表面變化的存在。然而，他認為這些變化足以解釋所有在地震波對中看到的變異——換句話說，不需要內核旋轉就能解釋數據。
「這可能是迄今為止收集到的最佳數據覆蓋範圍」關於內核形狀變化的情況，溫聯星說。他认为这项研究代表了“最终承认”形状变化必须在地球深处发挥关键作用，尽管研究人员提出旋转和形状变化并不相互排斥。
無論如何，地震學家一致認為地球的內核遠非我們星球的一個靜態部分。「這種研究需要數十年的數據記錄，」維戴爾說，「所以某種證據一直在累積，而這只是我認為到目前為止最好的證據。」