一個世紀前，科學幾乎不知道地球甚至有核心。今天，我們被核心及其與地球其他地方的聯(lián)系所吸引。確實，我們正處于核心研究黃金時代的開始。

        核心的總體形態(tài)

        從地球?qū)μ柡驮虑蛞Φ姆磻绞降?890年代，我們知道行星具有密集的核，可能是鐵。1906年，理查德·迪克森·奧爾德漢姆（Richard Dixon Oldham）發(fā)現(xiàn)，地震波通過地球中心的速度比通過地幔的速度慢得多，因為地震中心是液態(tài)的。

        1936年，英格·萊曼（Inge Lehmann）報告說，某物反射了巖心內(nèi)部的地震波。顯然，鐵心由厚鐵水殼（外鐵心）和中心較小的實心鐵心組成。之所以可靠，是因為在該深度處，高壓克服了高溫的影響。

        2002年，哈佛大學的Miaki Ishii和Adam Dziewonski發(fā)表了證據(jù)，證明了大約600公里的“內(nèi)層核心”。2008年，宋夏東和孫新磊提出了一個不同的地質(zhì)內(nèi)芯，全長約1200公里。在其他人確認這項工作之前，對這些想法的理解不多。

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        無論我們學到什么，都會提出新的問題。液態(tài)鐵必須是地球地磁場的來源-地磁發(fā)電機-但是它是如何工作的？為什么地球動力學在地質(zhì)時間內(nèi)會翻轉(zhuǎn)，從而使磁性向北和向南切換？在熔融金屬與巖石地幔相遇的巖心頂部會發(fā)生什么？在1990年代開始出現(xiàn)答案。

        學習核心

        我們進行核心研究的主要工具是地震波，尤其是來自2004年蘇門答臘地震等大型事件的地震波。振鈴的“正常模式”使行星以您在大肥皂泡中看到的那種運動脈動，對于檢查大型深層結(jié)構(gòu)很有用。

        但是一個大問題是非性-任何給定的地震證據(jù)都可以用多種方式解釋。穿透巖心的波也至少穿過地殼一次，并且穿過地幔至少兩次，因此地震圖中的特征可能起源于幾個可能的位置。必須對許多不同的數(shù)據(jù)進行交叉檢查。

        當我們開始用逼真的數(shù)字在計算機中模擬深地球時，以及在實驗室中使用金剛石-鐵砧單元重現(xiàn)高溫和高壓時，非性的障礙有所減弱。這些工具（以及持續(xù)時間的研究）使我們能夠窺視地球的各個層級，直到后我們可以考慮到核心。

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        核心由什么組成

        考慮到整個地球平均而言是由我們在太陽系其他地方看到的相同物質(zhì)組成的，因此核心必須是鐵金屬和一些鎳。但是它的密度不如純鐵，因此大約10％的鐵芯必須更輕。

        關(guān)于什么是輕質(zhì)成分的想法一直在發(fā)展。長期以來，硫和氧一直是候選物質(zhì)，甚至已經(jīng)考慮使用氫。近來，人們對硅的興趣上升，因為高壓實驗和模擬表明硅可能比我們想象的更好地溶解在鐵水中。也許其中不止一個。提出任何特定的方法都需要很多巧妙的推理和不確定的假設，但是這個主題并非完全是測。

        地震學家繼續(xù)探索內(nèi)心。核心的東半球似乎與西半球的鐵晶體排列方式不同。這個問題很難解決，因為地震波必須從地質(zhì)地震一直直達地球中心直達地震儀。恰好排列正確的事件和機器很少見。而且效果微妙。

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        核心動力

        1996年，宋夏東和保羅·理查茲（Paul Richards）證實了一個預測，即內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)速度略快于地球其余部分。地磁發(fā)電機的磁力似乎是負責任的。

        在地質(zhì)時期內(nèi)，隨著整個地球的冷卻，內(nèi)核會不斷增長。在外核的頂部，鐵晶體凍結(jié)并下雨進入內(nèi)核。在外芯的底部，鐵在壓力下凍結(jié)，并帶走了大部分鎳。剩余的鐵水更輕并且上升。這些上升和下降的運動與地磁相互作用，以每年20公里左右的速度攪動整個外核。

        水星行星也有一個大鐵芯和一個磁場，盡管比地球弱得多。近的研究表明，水星的核心富含硫，并且類似的冷凍過程會攪動它，“鐵雪”下降，而富硫液體上升。

        1996年，加里·格拉茲邁爾（Gary Glatzmaier）和保羅·羅伯茨（Paul Roberts）的計算機模型次重現(xiàn)了地球動力學的行為，包括自發(fā)逆轉(zhuǎn)，從而使核心研究激增。好萊塢在動作電影“核心”中使用動畫時給了格拉茨邁爾意外的觀眾。

        Raymond Jeanloz，Ho-Kwang（David）Mao等人近進行的高壓實驗室工作為我們提供了有關(guān)鐵水與硅酸鹽巖相互作用的地質(zhì)巖心-地幔邊界的暗示。實驗表明，芯和地幔材料會發(fā)生強烈的化學反應。這是許多人認為地幔柱起源的地區(qū)，并逐漸形成夏威夷群島鏈，黃石，冰島和其他地表特征。我們對核心了解得越多，它就越接近。

        PS：核心專家組成的緊密而緊密的小組全部屬于SEDI（地球深層內(nèi)部研究）小組，并閱讀了《深層地球?qū)υ挕窌r事通訊。他們使用核心局網(wǎng)站的特別局作為地球物理和書目數(shù)據(jù)的中央存儲庫。