地球内核的旋转速度在变慢？

本文来自微信公众号：原理 （ID：principia1687），作者：小雨，题图来自：视觉中国

2023年1月，一篇发表在《自然·地球科学》上的研究表明，相对于地幔和地表的旋转，地球内核的旋转方向可能发生了逆转。按照他们的模型推测，内核可能有一个约为70年的振荡周期，使得这种转变可能每35年左右发生一次。

这项研究引发了大量的关注，但一些研究人员却对研究结果持怀疑态度，他们认为地球内核并不是独立旋转的，并认为这些数据还可以用内核的表面形状发生了变化来解释。

现在，在一项于近期发表在《自然》杂志上的研究中，研究人员证实了去年那项颇有争议的发现。新研究表明，地球内核在2003至2008年间超速旋转，在2008至2023年间又以相反的方向慢速旋转。新研究为地球内核振荡提供了最直接的证据。

多重地震

地球内核是一个固体铁镍球体，被一层液态的铁镍外核包围。内核具有丰富的内部结构，并且影响着外核的对流模式，进而影响地球磁场。然而，研究地球内核并非易事，由于它位于我们脚下5000多千米处，因此科学家无法直接进入这一区域进行观测，必须依靠地震波来绘制其运动图谱。

在这项新的研究中，研究人员汇编并分析了1991年至2023年间，发生在南极洲附近的南桑威奇群岛周围的42个地点的121次地震事件的地震数据。其中，有16次事件包含3~7个多重地震事件，也就是那些在不同时间、发生在相同的地点的地震事件，最终得到了143对不同的重复地震。‍‍‍‍

当这些地震产生的地震波穿过地球内部时，其中一些会穿过地球内核。当这些波抵达地球的另一边时，位于地球另一端的仪器就能将地面震动记录为弯弯曲曲的线形图案，即地震波形。‍‍‍‍‍‍‍‍

如果地球内核的旋转是独立于地球的其他层，那么来自多重地震的波应该会穿过内核的不同部分。而且由于内核的解剖结构是不均匀的，因此这些不同的波的路径应该产生不同的波形。

但是，如果2023年的研究是对的，即地球内核相对于地表的旋转已经发生了逆转，那么一些多重地震的波形在一段时间后又会恢复为最初的波形。换句话说，研究人员可以通过寻找这些表明内核相对于地幔重新占据了相同位置的匹配波形，来研究内核的运动。

寻找匹配的波形

在新的研究中，研究人员在观察了波形如何随时间变化后，证实了2023年的研究结论的正确性。他们在比对了大量波形后，发现了一些匹配的波形。这些匹配的波形数据表明，在2008年左右的某个时候，地球内核相对于地幔的旋转发生了逆转，在这之后，它的旋转速度不到原来的一半。

内核似乎正在减速，其旋转速度比地表和地幔更慢。（图/USC Graphic/Edward Sotelo via usc.edu）

在绝对意义上，内核仍在以与地幔和地表相同的方向旋转。这就好比一辆公共汽车和一辆卡车在同一个方向上并排行进，这时卡车减速，公共汽车继续前进。从公共汽车的视角来看，卡车似乎在向后移动；但对于路边的行人来说，这两辆车都仍然在向前行驶。同样地，假如一个人可以站在地球表面观测地球内核的运动，就能观测到，内核似乎在朝着与地幔和地表相反的方向运动。‍

等待进一步确认

长时间以来，地球内核的运动一直是科学界的一个争议。现在，这项新的研究似乎提供了更为明确的证据表明，地球内核的确在减速。

这种减速可能会使一天的长度改变，但这种影响将会是在很难被注意到的在千分之一秒的数量级上发生。接下来，研究人员希望能更详细地绘制出内核的运动轨迹，以揭示这种现象背后的确切原因。

但是，争议并没有完全平息。仍有科学家坚持认为，这些波形数据可以由内核表面的部分区域的膨胀和收缩来解释。对此，研究人员表示，他们或许在未来几年就能获得一些更明确的证据。如果内核的旋转的确以大约70年为周期的频率振荡，那么它可能很快就会重新进入周期的活跃部分。通过观察接下来的5年或10年，或许就能得到确认。

参考来源：

https://today.usc.edu/usc-study-confirms-the-rotation-of-earths-inner-core-has-slowed/

https://www.sciencenews.org/article/earths-inner-core-has-weird-rotation

https://www.sciencenews.org/article/earth-inner-core-reverse-rotation

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07536-4

https://www.nature.com/articles/s41561-022-01112-z

本文来自微信公众号：原理 （ID：principia1687），作者：小雨