地球在宇宙中的運動多種多樣,除了我們所熟知的公轉和自轉,地球內核也有著自己的微妙運動。最近,中國科學家在國際學術期刊《自然》上發(fā)表文章,指出內核的自轉方向似乎已經脫離了地球整體的自轉方向,開始了反向旋轉。
過去,人們普遍認為內核的自轉速度是恒定不變的。盡管地殼和地?赡茉趦|年歷史中發(fā)生一些微小變化,但鑒于地球質量和能量的相對穩(wěn)定性,科學家普遍認為地核的自轉速度應該是穩(wěn)定的。
去年七月,美國南加州大學地球科學院的John E. Vidal教授打破了這一看法。他利用新開發(fā)的波束形成技術,分析了1971年到1974年蘇聯(lián)在北極群島進行地下核試驗時產生的波束,發(fā)現(xiàn)內核的自轉速度要比之前的預測略慢,大約每年0.1度。
此后,他使用相同的方法分別測量了1969年和1971年在阿拉斯加群島進行的兩次核試驗,通過分析核爆炸后產生的縱波,他發(fā)現(xiàn)內核的自轉方向發(fā)生了顛倒,每年至少旋轉十分之一度。這表明地球的內核不是靜止不動的,而是每幾年就會前后移動幾公里,反復震蕩在外地核中。
最近,中國的研究人員進行了進一步的研究,分析了近六十年的地震波數(shù)據,他們發(fā)現(xiàn)內核實際上可能在2009年停止了自轉,如今正朝著相反的方向旋轉。
研究人員表示,他們認為內核大約每35年改變一次自轉方向,每70年完成一次震蕩周期,這意味著地球上一次改變自轉方向的時間大約在20世紀70年代初,與之前美國科學家的研究結果相符。
內核的具體振蕩周期仍然有爭議。有科學家認為振蕩周期僅為12年,有人認為可能在20到30年左右,還有一些人認為內核的震蕩實際上沒有明確規(guī)律。雖然我們對地球內部的研究從未停止,但這方面仍然存在許多謎團。
上世紀七十年代,美蘇冷戰(zhàn)時,美國在太空領域取得了重大成就,給蘇聯(lián)帶來了很大壓力。蘇聯(lián)試圖在其他領域獲得一些成就,其中之一就是科拉鉆井,這是一項旨在勘探地球內部的雄心勃勃的工程。
科拉鉆井的原理相對簡單:一臺鉆機安裝在桿子下面,不斷旋轉并輸送出挖掘的物質。然而,實際操作卻面臨許多困難。地球由地殼、地幔和地核組成,其中地殼又分為上地殼和下地殼。上地殼主要由密度較低的花崗巖組成,而下地殼則由密度更高且重的玄武巖構成。當鉆頭遇到這些堅硬的巖石時,會逐漸磨損,需要定期更換鉆頭。
更重要的是,隨著深度的增加,溫度和壓力急劇增加。目前,人類還沒有開發(fā)出能夠耐受近萬攝氏度高溫的特殊金屬材料。由于這些因素的影響,蘇聯(lián)于1994年終止了這項工程,其深度不到地殼厚度的十分之一。因此,要深入地球內部進行實地勘測仍然具有挑戰(zhàn)性。
科學家通過分析地震波數(shù)據,已經取得了一些關于地球內部結構的了解。地震發(fā)生時,從震源釋放的能量會產生地震波,這些波通過地球內部傳播,反映了地球內部的性質和組成。
經過長時間的研究,科學家對地幔和地殼已有相當了解,但地核仍然保持其神秘面紗。目前的理論認為,地核分為外地核和內地核兩部分,外地核是液態(tài)鐵鎳,約2080公里厚,它負責產生地球的磁場。外地核包裹著固態(tài)的內地核,后者主要由固態(tài)鐵、鎳和其他金屬元素構成。
內地核的半徑僅有250公里,相當于冥王星的大小,但它卻占地球質量的16%,是地球的“心臟”。盡管我們觀測到內地核似乎正在反向旋轉,但目前尚無證據表明這一現(xiàn)象對人類產生影響。
我們對地球內部的了解仍然不完善;蛟S地球內部還存在著未被發(fā)現(xiàn)的新結構。了解這些結構不僅有助于勘探重要的金屬礦藏,還有助于更好地預防火山噴發(fā)和地震等自然災害。