科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了地球內(nèi)核振蕩的證據(jù)，這與之前接受的模型相矛盾，該模型認(rèn)為，地球內(nèi)核的轉(zhuǎn)速始終高于地球表面的轉(zhuǎn)速。

根據(jù)對(duì)地震數(shù)據(jù)的分析，新研究表明，從1969年到1974年的6年間，地核的方向發(fā)生了變化。其內(nèi)核運(yùn)動(dòng)模型也解釋了白天長(zhǎng)度的變化，過(guò)去幾十年里，白天長(zhǎng)度一直在振蕩。相關(guān)研究近日發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。

“從我們的發(fā)現(xiàn)中可以看到地球表面相對(duì)于內(nèi)核的變化，正如人們20年來(lái)一直斷言的那樣。”該研究共同作者、美國(guó)南加州大學(xué)地球科學(xué)院教授John E. Vidal說(shuō)，“然而，我們最新的觀測(cè)顯示，從1969年到1971年，地核旋轉(zhuǎn)的速度稍微慢了一些，從1971年到1974年，地核轉(zhuǎn)向了另一個(gè)方向。我們還注意到，白晝長(zhǎng)度如預(yù)測(cè)的那樣有增有減。”

“這兩個(gè)觀測(cè)結(jié)果的巧合使得振蕩成為可能的解釋。”Vidal說(shuō)。

確定旋轉(zhuǎn)速率和方向

過(guò)去30年，人們對(duì)地核的了解有了巨大的增長(zhǎng)。其內(nèi)核—— 一個(gè)和冥王星大小一樣的熾熱、致密的固體鐵球，在過(guò)去的幾十年里一直在移動(dòng)和/或變化。由于無(wú)法直接觀察，這意味著研究人員很難通過(guò)間接測(cè)量來(lái)解釋運(yùn)動(dòng)和變化的模式、速度和原因。

1996年發(fā)表的一項(xiàng)研究首次提出，地核的自轉(zhuǎn)速度比地球其他部分快——也被稱(chēng)為超級(jí)自轉(zhuǎn)——大約每年一度。Vidale的后續(xù)發(fā)現(xiàn)強(qiáng)化了內(nèi)核超級(jí)旋轉(zhuǎn)的觀點(diǎn)，盡管速度較慢。

Vidale和合作者利用美國(guó)蒙大拿州空軍設(shè)施大孔徑地震陣列（LASA）的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，地核的旋轉(zhuǎn)速度比之前預(yù)測(cè)的要慢，大約為每年0.1度。這項(xiàng)研究利用Vidale開(kāi)發(fā)的一種新型波束形成技術(shù)，分析了蘇聯(lián)1971-74年在北極群島新地島進(jìn)行的地下核彈試驗(yàn)產(chǎn)生的波束。

他們將同樣的方法應(yīng)用于阿拉斯加群島頂端安奇卡島地下的兩次核試驗(yàn)時(shí)（1969年在Milrow的試驗(yàn)和1971年在Cannikin的試驗(yàn)），新的發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了。通過(guò)測(cè)量核爆炸產(chǎn)生的縱波，他們發(fā)現(xiàn)內(nèi)核的方向顛倒了，每年至少旋轉(zhuǎn)十分之一度。

這項(xiàng)最新的研究標(biāo)志著人們首次通過(guò)直接的地震觀測(cè)發(fā)現(xiàn)了眾所周知的六年振蕩。

“內(nèi)核振蕩的想法是一個(gè)存在的模型，但對(duì)于它是否可行，科學(xué)界存在分歧。”Vidale說(shuō)，“我們希望在之前的兩次原子測(cè)試中看到相同的旋轉(zhuǎn)方向和速度，但看到的是相反的。我們很驚訝地發(fā)現(xiàn)，它正在向另一個(gè)方向移動(dòng)。”

深入挖掘內(nèi)核形成原因

Vidale指出，未來(lái)的研究將依賴(lài)于找到足夠精確的觀測(cè)結(jié)果來(lái)與這些結(jié)果進(jìn)行比較。王說(shuō)，通過(guò)使用以前研究中來(lái)自原子試驗(yàn)的地震數(shù)據(jù)，他們已經(jīng)能夠精確地確定這一非常簡(jiǎn)單的地震事件的確切位置和時(shí)間。然而，蒙大拿LASA于1978年關(guān)閉，美國(guó)地下原子試驗(yàn)的時(shí)代結(jié)束了，這意味著研究人員將需要依賴(lài)相對(duì)不精確的地震數(shù)據(jù)，即使有最近的儀器技術(shù)進(jìn)步。

這項(xiàng)研究確實(shí)支持了這樣一種猜測(cè)，即內(nèi)核的振蕩是基于一天長(zhǎng)度的變化（在六年時(shí)間里正負(fù)0.2秒）和地磁場(chǎng)的變化，兩者在振幅和相位上都與理論相符。Vidale說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)為研究界提出的許多問(wèn)題提供了一個(gè)令人信服的理論。

“地核不是固定的，而在我們腳下移動(dòng)，似乎每六年來(lái)回移動(dòng)幾公里。”Vidale說(shuō)，“我們?cè)噲D回答的問(wèn)題之一是，內(nèi)核是逐步移動(dòng)的，還是與其他事物相比是長(zhǎng)期鎖定的。我們?cè)谠噲D了解內(nèi)核是如何形成的，以及隨著時(shí)間的推移它是如何移動(dòng)的——這是更好地理解這一過(guò)程的重要一步。”