地球在宇宙中的運動十分多樣,除了我們熟知的公轉和自轉,地球內核其實也在緩慢旋轉,近日,中國科學家在國際學術期刊《自然》雜志刊文稱, 內地核的自轉方向可能已經和地球整體的自轉方向脫鉤,開始了反向旋轉。
過去,人們一直認為內地核的轉速的是恒定的。雖然在過去幾十億年的歷史中,它的地殼和地幔可能會時不時發生些變化,但考慮到地球穩定的質量和能量,科學家認為地核應該會保持穩定的自轉。
去年七月,美國南加州大學地球科學院教授John E. Vidal打破了這一想法,他利用新開發的波束形成技術,分析了蘇聯在1971年到1974年四年間在北極群島進行地下核試驗時產生的波束,發現地核的旋轉速度要比之前預測的慢一些,大約為每年0.1度。
隨后,他利用同樣的方法分別測量了1969年和1971年在阿拉斯加群島進行的兩次核試驗,分析了核爆炸產生的縱波后,他發現內核的自轉方向有些顛倒了,每年至少旋轉十分之一度,這說明地球的內核不是固定不動的,而是每幾年就會前后移動幾公里,在外地核中反復震蕩。
這項研究近日在我國又有了新的進展,北京大學的研究人員分析了近六十年的地震波數據, 發現內地核實際上可能在2009年就已經停止轉動,如今在朝著相反的方向旋轉。
研究人員表示,他們認為內地核大約每35年就會改變一次自轉方向,每70年就會完成一次震蕩周期,這意味地球上一次改變自轉方向大約在20世紀70年代初,恰好與之前美國科學家的研究結果相吻合。
不過具體的振蕩周期目前還不能下定論,有些科學家認為振蕩周期只有12年,有些則認為可能在20到30年左右,還有人認為地核的震蕩實際上毫無規律,雖然我們對地球內部的研究從未中止,但它仍然存在著許多謎團。
上世紀七十年代,美蘇冷戰中美國在探索太空上的巨大成就給蘇聯帶來了不小的壓力,蘇聯試圖從其他方面取得一些成果, 其中一項就是勘探地球內部的科拉鉆井。
一台鉆機安裝在桿子下面,不斷的向下旋轉并輸送挖出來的物質。這就是科拉鉆井的原理,聽起來十分簡單,但在實際操作上卻有著不小的困難。
眾所周知,地球由地殼和地幔以及地核三部分組成,地殼又能分為上層和和下層,其中上層主要由密度較小的花崗巖組成,到了下層就由密度較高和比重較重的玄武巖組成,當鉆頭遇到這些堅硬的巖石時,就會逐漸磨損,從而每隔一段時間就需要更換鉆頭。
如果說磨損造成的成本加大還能克服,但技術不到位就無法克服了,越向地球內部進發,就越靠近地核, 溫度和壓力也就越大,而人類目前還沒有什麼特殊的金屬材料能夠耐住近萬攝氏度的高溫。
在諸多因素的影響下,蘇聯最終于1994年停止了這項工程,而它的深度還不及地殼的十分之一,要想進入地球內部實地勘測,目前還是難以實現的, 那科學家又是如何在地表就能確定地球的內部結構呢?
這一切都要歸功于地震時所產生的地震波,當地震發生時,從震源傳出的震動會向四周輻射彈性波,地震波的性質和聲波以及水波有些相似,比如水波在碰撞到岸邊時會從邊界反射回來,而地震波同樣也會在邊界被反射或折射。
地震波有它自身的傳播方式,分別是橫波和縱波。橫波速度較慢,但可以使地面前后晃動,它既能通過固體傳播,也能通過液體和氣體傳播,縱波的速度較快,但傳播介質只有固體,通過分析地震波的圖像, 科學家就能大致確定地球內部的形態和物質構成。
經過漫長的研究之后,科學家對地幔和地殼都已經有了不少的了解,但地核依然保持著它的神秘感,目前的理論認為,地核由外地核和內地核組成,外地核是流動的液態鐵鎳,厚度約2080公里,我們的磁場正是由它產生而來。這些液態鐵鎳包裹著固態的內地核,其主要成分是一些固態的鐵、鎳等金屬元素。
內地核的半徑為250公里,僅相當于冥王星的大小,但它的質量卻占了整個地球的16%,是地球的「心臟」, 雖然如今科學家觀測到這顆「心臟」似乎調轉了運動方向,但目前還沒有證據表明該現象會對人類造成影響。
總而言之,我們對地球內部的認知仍然是模糊的,或許地球內部還存在尚未發現的新結構。了解它們,不僅可以探尋到重金屬和礦產的儲藏地,還能提前防范一些火山和地震之類的災害。
只有熟悉腳下的地球,我們才能懂得如何在這片土地上更長遠的生存下去。