地核在印度尼西亚失去热量的速度比巴西快，阻碍了通过地核的地震波。
新的研究显示，地球的坚固内核也许正以失衡的模式增长。图源:shutterstock
地核中的谜团正在发酵。
只有当科学家们研究经过地球的铁质内核时的地震波（由地震产生的地下震动）才能探测。出于某种原因，地震波在南北极之间的传播速度要明显快于其穿越赤道。
几十年来，研究人员已经熟知这种被称为地震各向异性的差异现象，但一直无法提出有效的解释与现有数据相符。目前，利用过去十亿年地核增长的数据进行计算机数值模拟的方法，在6月3日，一项由自然地球科学杂志提出的最新研究终于得到一个似乎合理的解释方案：地球的内核每年都在以地核东侧的新生铁晶体比西侧更快的形成的一种失衡模式逐渐生长。
“液态铁在外核中的运动将热量从内核带离，达到降温冷却的目的”，伯克利加利福利亚大学的地震学专家Daniel Frost向Live Science解释道。“这意味着外核带离东部（印度尼西亚之下）的热量比西部（巴西之下）的更多”。
Frost说，为了形象化这种片面的内核增长，想象一下一根树干的年轮是如何从中心点向周围辐射发散的，但是“年轮的中心点离开了树的中心”，因此那些年轮在东边的间距更大、在西边的间距更小。
研究人员解释道，地球内核的横截面可能看上去和它很相似，但是这种不对称的生长并不意味着内核自身有畸形或者不平衡的危险。
团队的模型展示了地球内核在东边（左）的生长速度快于西边的（右）。重力通过将铁晶体推向南北极（箭头式）的方法平衡了这种不对称的生长。这将铁晶体的长轴和地球的自转轴（虚线）对齐了，这也解释了地震波通过内核的不同穿越次数。（图像由Marine Lasbleis提供）
平均算下来，内核的半径每年约增长0.04英寸（1毫米）。重力通过自东向西推动新的晶体来修正这种不对称式增长。因此，这些晶体结团成晶格结构沿着地核的南北轴拉紧。团队的模型显示，这些平行连接了地球极点的晶体结构，是使得地震波能够顺着他们方向传播得更快的超级高速公路。
拆解“雪球”
到底是什么导致了内核的不平衡呢？弗罗斯特认为如果没有分析地球的其他层，这个问题是很难下定论的。
他说：“地球上的每一层都被它上面覆盖的那一层所影响，同时也会影响它下面的那一层。内核正在慢慢的在液态外核的包裹下冻结，就像雪球滚了一圈又一圈。与此同时，外核被其上方的地幔冷却——所以与其问为什么内核的一边比另一边变大的更快些，不如问为什么地幔的温度会一边较高一边较低。”
弗罗斯特说，构造板块可能是部分原因。 当寒冷的构造板块在俯冲带（一个板块下沉到另一个板块下方的地方）潜入地球表面深处时，它们会冷却下方的地幔。 然而，弗罗斯特认为，地幔冷却是否会影响内核仍然是一个有争议的话题。
同样令人费解的是地核中不平衡的冷却是否会影响地球的磁场。 现今人们认为磁场是由外核中液态铁的运动引起的。 这种液体的运动又由内核散失的热量提供动力。 弗罗斯特认为，如果内核在东面失去的热量比西面多，那么外核也会像东方移动更多。
“问题是，这会改变磁场的强度吗？” 他补充道。
这个问题超出了本次研究团队新论文的范围，但弗罗斯特说他已经开始与一个地磁学家团队进行新的研究，并来调查一些新的可能性。
相关知识
地核是地球的最深处的地质层。它基本上是一个固态球体，半径1220公里（760英里）相当于地球半径的五分之一或月球半径的70%。
如同地幔一样，目前还不能通过采样的方式对地核进行测量。地核的现有信息几乎都是通过对地震波和地球磁场的测量推断出来的。地核被认为是由铁镍合金及其他一些元素组成。地核表面温度估算有5700k（即5430摄氏度，9800华氏度）这与太阳表面温度相当。
地球的平均密度为 5.515 g/cm3。[16]由于地表物质的平均密度仅为3.0 g/cm3 左右，我们可以得出结论，地球核心内存在密度更大的物质。18世纪70年代年进行的榭赫伦实验让这个结论广为所知。查尔斯·赫顿在1778年的报告中提出，地球的密度值约为榭赫伦山的9/5倍，且地球的内部一定包含金属的结论。赫顿估算出金属部份大概占地球直径的65%。 [17] 赫顿估算的地球平均密度为4.5 g/cm3，仍然比实际低了大约20%。
亨利·卡文迪什在 1798年的进行的扭秤实验中得出地球平均密度为5.45 g/cm3，与现代公认的地球平均密度仅相差1%。[18]地震测量表明，地核分为两部分，一部分是一个是半径约为1220公里的“固体”内核，[19]另一部分是延伸到其外半径约为 3400公里的液态外核。外核的密度在 9900到12200 kg/m3之间，内核的密度在 12600 到 13000kg/m3之间。[20]
BY：Brandon Specktor
FY：Astronomical volunteer team
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