6 月 15 日,据中国科学院地质与地球物理研究所报道,通过分析 1990 年至 2023 年间加拿大和美国地震台阵记录的南三明治群岛反复地震数据,来自该所的多位科学家发现了地球内核振荡模式的地震学证据。相关研究成果已在线发表在《自然》杂志上。
地球内核位于地球最深处,主要由铁镍合金和少量轻元素组成,半径约为地球半径的五分之一,质量约占地球总质量的 2%。内核是液态外核冷却凝固形成的,这一过程会释放热量和轻物质,推动外核对流,激发并维持地球磁场。
由于内核深藏在地球最深处,目前直接探测手段非常有限,因此其结构和运动特征的研究一直是全球地震学研究的前沿。固态内核被液态外核包裹,受重力约束悬浮在地球最深处。科学家一直推测内核可能存在相对于地表的“转动”。地球动力学家通过三维地磁发电机模拟推测,内核可能存在比地球自转更快的差速旋转,即超速旋转。随后,地震学家通过观测数十年来穿过地球内核的地震波变化,证实了内核超速旋转的存在。
此次,研究人员揭示了近 20 年来内核差速旋转的振荡轨迹,明确给出了内核振荡运动模式的地震学证据。他们还通过线性拟合发现,内核在 2008 年前后相对改变了旋转方向,且旋转速度也发生了变化。即,内核在 2003 年至 2008 年间超速旋转,而在 2008 年至 2023 年间慢速旋转,超速旋转速度大约是慢速旋转的 2 至 3 倍。
论文第一作者、中国科学院地质与地球物理研究所副研究员王巍表示,这项研究成果提供了内核振荡最直接的地震学证据。该研究仅使用波形相似度作为观测量,有效避免了反复地震定位误差的影响,从而得到了迄今为止最精确的内核差速旋转轨迹和相对速率。这为研究内核增长、外核对流、地磁场的发展和演化等提供了重要的地球物理约束。
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