地球内核：一个“隐蔽的新世界”已被发现 这是其真正的面目

毕竟，地核不是无聊的一团铁。

地球的内核主要由铁构成

如今，研究人员发现，地球的“固体”内核实际上可能有点黏稠。

半个多世纪以来，科学界一直认为地球的内核是一个由液态外核包裹着的由压缩铁合金组成的固体球。 但 9 月 20 日发表在《地球与行星内部物理学》杂志上的新研究表明，行星的硬度是由硬到半软再到液态金属的过渡。

本次未能参加这项研究的英国布里斯托尔大学地震学家杰西卡·欧文 (Jessica Irving) ：“我们观察得越多，就越意识到它不是一团无聊的铁块。我们正发现一个全新的隐蔽世界。”

某种程度上说，地球内核仍然像1864年儒勒·凡尔纳 (Jules Verne) 发表他那奇特的《地心之旅》(Journey to the Center of the Earth) 时一样神秘。尽管科学家们从20世纪50年代就知道了我们的星球内部并不是像凡尔纳描绘的那样是空心的，但地球的内部仍未被探索。巨大的热量和压力令任何人或探测器都望而却步。 “除非我们的星球发生可怕的事情，否则我们将永远无法直接观察地球的核心，”欧文说。

相反，地球物理学家依靠的是地震产生的地震波间接观测地心。欧文说，通过观测这些巨大的振动，科学家们能以一种 "类似于人体CT扫描 "的方式重构地球内部的运转模式。这些地震波有两种主要类型：压缩波（纵波，P波）和剪切波（横波，S波）。每种波在穿过地层时都会因为介质的不同而加速、减速或反弹。

这是一张地球内部结构图

对于夏威夷地球物理学和行星学研究所的地球物理学家瑞德·巴特勒（Rhett Butler）来说，这项新的研究开始于与现有理论不匹配的观测结果。巴特勒正在研究五个不同地点的大地震所产生的地震波如何穿过地心到达地球的另一端。但是有一点不对劲——地震的横波本应穿过一个坚固的金属球，但在某些地区却发生了偏转。

这些结果震惊了巴特勒。他知道计算地震波的过程是正确的，这只能说明：科学家们搞错了地心结构。他说："从事这项工作的人必须要遵从实验数据。”因此，巴特勒和同事重新评估了他们的基本假设，即地球的内核只有固体。他们发现，如果地核不是一个实心球，而是在其表面附近有一些液体和 "糊状 "的半实心铁，那么结合他们观察到的波，一切都变得合理起来。

巴特勒说，铁的粘稠度区间令人十分震惊。“我们已经找到了地心不都是软的证据，在一些地方它真的很坚硬。”"它有着坚硬的表面，与熔化或糊状的铁混在一起。我们得以在内核中看到了很多以前未曾看到的细节。"

这项研究可能会有助于我们改善对于地球磁场的理解，2019年在《先进科学》上发表的文章表明了：旋转的液态外核驱动着我们星球的磁场，而内核有助于修正这个磁场。根据NASA的研究：其他星球（比如说火星）也有一个液体核心，但是它既没有内核也没有磁场。因此，巴特勒和欧文相信，对于地球内核的进一步理解会帮助科学家们了解一个星球的核心与它的磁场的关系。

相关知识

地球外核是一层大概2400km（1500mi）厚的流体层，大部分成分是铁和镍，覆盖在地球固态的内层核心外，同时在地幔之下。外层核心的外边界距离地表2890km（1800mi）。内层核心和外层核心的交换发生在地表下大约5150km（3200mi）的地方。地球的内层核心是地球最深处的地质层，基本上是一个半径大约1200km（760mi）的固体球状物，占据了地球大概20%的半径，或者70%的月球半径。

地球的平均密度为 5.515 克/立方厘米。由于地表物质的平均密度仅为 3.0 克/立方厘米左右，因此必然推论出地球核心内存在密度更大的物质。自从1770 年代进行的斯希哈林山实验以来这个结论就已广为人知。查尔斯.赫顿在他 1778 年的报告中得出结论：地球的平均密度必须大约是表层岩石的密度的9/5, 因此地球内部一定是金属的。赫顿估计金属部分占地球直径的 65%。赫顿对地球平均密度的估计值太低了，是4.5克/立方厘米，比亨利·卡文迪许在 1798 年的扭力平衡实验中发现的 5.45克/立方厘米低了大约 20%，后面这个值与现代测量值仅相差 1%。地震波测量表明，地核分为两部分，一个半径约为 1,220 公里的“固体”内核和延伸到其外半径约为 3,400 公里的液态外核。外核的密度介于9,900至12,200千克/立方米之间，内核的密度介于12,600至13,000千克/立方米之间。

1936年英奇·莱曼(Inge Lehmann)发现了地核，一般认为地核主要由铁和一些镍组成。由于地核能够传播剪切波(横波)，所以它必须是固体。实验证据有时与目前的内核晶体模型不一致。其他实验研究表明其在高压下存在差异:金刚石砧(静态)在核心压力下的研究产生的熔化温度大约比激波激光(动态)研究的熔化温度低2000 K。激光研究创造了等离子体，结果表明，约束内核条件将取决于内核是固体还是具有固体密度的等离子体。这是一个正在积极研究的领域。

BY：Joanna Thompson

FY：Astronomical volunteer team

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