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2022331日國際著名期刊《Science》的地球與行星科學專欄作家Paul Voosen發表特寫新聞報道“Scientists are probing the secrets of the inner core—and learning how it might have saved life on Earth1)。地球的内核由于其獨特的結構和相對獨立的自轉速率被稱為地内的星球“The Planet Inside”。最新研究表明内核在距今約5億年前從液态的外核中凝析而成,由此徹底改變了地球的磁場,為生物提供了更好的保護層,促進了寒武紀的生命大爆發。因此,内核的研究對認識行星和生命的演化曆史至關重要。

(配圖來自《Science》官網封面)

特寫報道總結了地球内核的相關的研究曆史和最新進展,包括地震學、地磁學、岩石物理學以及地球化學等方面的内容。其中較大篇幅重點闡述了地空學院理論與應用地球物理研究所宋曉東教授和楊翼博士後的相關研究工作:1996年首次利用地震數據觀測到内核超速旋轉導緻其結構發生年代際的時變現象(2),2005年利用重複地震證實内核的時變現象(3);以及近年來的一系列新發現:内核的時變信号在全球的廣泛分布(45),最新的内核旋轉速率的精準測定(6 )和内核旋轉速率的變化(7)。該報道引用了宋教授的談話“所有内核的時變現象同時都消失了”來介紹楊博士和宋教授的在2021年末AGU年會上展示的最新結果(7),這一突破性的發現意味着地球内核在十幾年前停止了超速旋轉,和地幔保持着同樣的轉速。同時内核旋轉的變化與地球整體的自轉和日長的變化有很強的相關性;這種相關性的機制尚不明晰,但科學界幾乎公認與核幔相互作用有關。宋教授團隊的研究内容和本篇報道詳情見下文參考文獻。


參考文獻

1. Voosen, P. (2022). Scientists are probing the secrets of the inner core—and learning how it might have saved life on Earth. Science, 376(6588), 18-22. https://doi.org/10.1126/science.abq2618

2. Song, X., & Richards, P. G. (1996). Seismological evidence for differential rotation of the Earth’s inner core. Nature, 382(6588), 221–224. https://doi.org/10.1038/382221a0

3. Zhang, J., Song, X., Li, Y., Richards, P. G., Sun, X., & Waldhauser, F. (2005). Inner core differential motion confirmed by earthquake waveform doublets. Science, 309(5739), 1357–1360. https://doi.org/10.1126/science.1113193

4. Yang, Y., & Song, X. (2020). Temporal changes of the inner core from globally distributed repeating earthquakes. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125(3), 1–23. https://doi.org/10.1029/2019JB018652

5. Yang, Y., & Song, X. (2020). Origin of temporal changes of inner-core seismic waves. Earth and Planetary Science Letters, 541, 116267. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116267

6. Song, X., & Yang, Y. (2020). Inner core rotation captured by earthquake doublets and twin stations. Abstract DI006-0002 presented at 2020 AGU Fall Meeting, Online Everywhere, 1-17 Dec. (full manuscript under review)

7. Yang, Y., & Song, X. (2021). Pause of inner-core differential rotation in recent decade. Abstract DI35D-0075 presented at 2021 AGU Fall Meeting, New Orleans, LA, 13-17 Dec. (full manuscript under review)




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