作者:冯丽妃 来源: 中国科学报 发布时间:2022-6-23
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地核在振荡,6年一旋转

 

研究显示,地核以6年为周期发生旋转。图片来源:南加州大学

科学家如今发现了地球内核振荡的证据。根据对地震数据的分析,新研究与之前认为的地核旋转速度始终高于地球表面的速度不同,而是每6年改变一次旋转方向,来回振荡。相关研究近日发表于《科学进展》。

该研究共同作者、美国南加州大学地球科学院教授John E. Vidal说,“我们最新的观测显示,从1969年到1971年,地核旋转的速度稍微慢了一些;从1971年到1974年,地核转向了另一个方向。我们还注意到,白昼长度如预测的那样有增有减。这两个观测结果的巧合使得振荡成为一种可能的解释。”

确定旋转速率和方向

过去30年,人们对地核的了解逐渐增加。其内核—— 一个和冥王星一样大小的炽热、致密固体铁球,在过去几十年里一直在移动和/或变化。由于无法直接观察,研究人员很难通过测量解释其运动和变化的模式、速度与原因。

1996年发表的一项研究首次提出,地核的自转速度比地球其他部分快——这种现象也被称为超级自转,大约每年1度。Vidale的后续发现则强化了内核超级自转的观点。

Vidale与合作者利用蒙大拿州空军设施大孔径地震阵列(LASA)的数据,发现地核的旋转速度比之前预测的慢,大约每年0.1度。这项研究利用Vidale开发的一种新型波束形成技术,分析了苏联1971年至1974年在北极群岛新地岛进行的地下核试验产生的波束。

他们将同样的方法应用于在阿拉斯加群岛安奇卡岛地下进行的两次核试验(1969年在 Milrow的试验和1971年在Cannikin的试验)时有了新的发现。通过测量核爆炸产生的纵波,他们发现内核的方向颠倒了,每年至少旋转0.1度。

这项最新的研究标志着人们首次通过直接的地震观测证明地核旋转方向每6年变化一次。

“内核振荡是一个模型,但对于它是否可行,科学界存在分歧。”Vidale说,“我们希望在之前的两次原子测试中看到相同的旋转方向和速度,但看到的却是相反的——它正在向另一个方向移动。”

深入挖掘内核形成原因

Vidale指出,未来的研究将依赖于找到足够精确的观测结果,以便与这些结果进行比较。通过使用之前研究中来自原子试验的地震数据,他们已经能够精准确定这一非常简单的地震事件的确切位置和时间。然而,LASA于1978年关闭,美国地下原子试验的时代随即结束,这意味着即使有最新的技术进步,研究人员也将面对相对不精确的地震数据。

这项研究确实支持了一种猜测,即内核振荡是基于一天长度的变化(在6年时间里正负0.2秒)和地磁场的变化,二者在振幅和相位上都与理论相符。Vidale说,这些发现为研究界的许多问题提供了一个令人信服的理论。

“地核不是固定的,而是在我们脚下移动,且似乎每6年来回移动几公里。”Vidale说,“我们想要回答的问题之一是,内核是逐步移动的,还是与其他事物相比之下长期锁定的。我们试图了解内核是如何形成的,以及随着时间的推移是如何移动的——这是更好理解这一过程的重要一步。”(冯丽妃)

相关论文信息:

https://doi.org/10.1126/sciadv.abm9916

《中国科学报》 (2022-06-23 第2版 国际)
 
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