我們生活在一層薄薄的地殼之上，在我們腳下，內(nèi)部深處的地球充滿了謎團。
目前，還沒有任何人類技術(shù)能夠直接觀測地球深處的模樣，研究人員還只能通過各種間接的技術(shù)手段，推測出地球內(nèi)部的狀態(tài)。
地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的藝術(shù)家暢想圖。（圖／Argonne National Laboratory, Flickr, CC BY-NC-SA）
尤其是在過去30年間，我們對地球內(nèi)核的了解有了極大的發(fā)展。地球內(nèi)核是一個冥王星大小的熾熱而致密的固體鐵球?？茖W(xué)家已經(jīng)注意到，它在幾十年間不停地移動和變化。
近日，一組科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了地球內(nèi)核振蕩的證據(jù)，這與之前普遍接受的模型并不相符。他們發(fā)表在《科學(xué)進展》上的研究對地震數(shù)據(jù)的分析后得出，內(nèi)核在1969到1974年的6年間改變了自轉(zhuǎn)方向。這標志著科學(xué)家首次通過地震學(xué)觀測，揭示了著名的內(nèi)核6年振蕩。
確定地核自轉(zhuǎn)的速度和方向
1996年發(fā)表的一項研究首次提出，內(nèi)核的自轉(zhuǎn)速度比地球的其他部分更快，這也被稱為超級自轉(zhuǎn)，它大約每年旋轉(zhuǎn)1度。隨后的一些研究結(jié)果加強了內(nèi)核超級自轉(zhuǎn)的觀點，但對它的自轉(zhuǎn)速度的判斷并不一致。
隨著觀測技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家同樣注意到，在過去幾十年間，地球的日長和地磁場呈現(xiàn)出了一種振蕩的變化模式，因此有推測認為，地球內(nèi)核的運動或許也比我們想象的更復(fù)雜，“內(nèi)核振蕩”的猜想由此而生。但科學(xué)界在它是否可行的問題上一直存在分歧。
目前，科學(xué)家必須借助間接測量，來解釋內(nèi)核運動和變化的模式、速度，以及它們背后的原因。地震波是最常用的手段之一。地震波傳播模式的變化，能夠揭示出地球深處結(jié)構(gòu)等許多方面的細節(jié)。
在新研究中，團隊開發(fā)了一種新型波束成形技術(shù)，同時，他們選取了一段時間內(nèi)進行的大型核試驗，并對這些試驗產(chǎn)生的壓縮波進行了分析，其中就包括1971到1974年在北極群島新地島進行的地下核試驗產(chǎn)生的波，還有更早一些在阿拉斯加群島的安奇卡島之下的核試驗（1969年和1971年）數(shù)據(jù)。
研究人員原本認為，他們會在不同年份的核爆炸壓縮波中讀到相同的自轉(zhuǎn)方向和速度，但實際看到的情況卻截然相反。
內(nèi)核振蕩模型示意圖。（圖／USC Graphic, Edward Sotelo）
他們首先確認，地球表面和內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)的確不一致，但也驚訝地發(fā)現(xiàn)，內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)速度和方向也在不斷變化著：1969到1971年內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)速度稍慢，然后從1971到1974年，內(nèi)核已經(jīng)扭轉(zhuǎn)了方向，向著另一個方向每年至少發(fā)生0.1度的次自轉(zhuǎn)。
研究人員認為，這個新的內(nèi)核運動模型同樣也能解釋持續(xù)振蕩的日長變化（6年中正負0.2秒），這種增長和縮短的模式似乎與內(nèi)核自轉(zhuǎn)的振蕩所預(yù)測的吻合。
