▲地球结构示意图
日前，一项新研究在地震学界掀起了波澜——澳大利亚国立大学的一组研究人员在《科学》杂志上发表了一种新方法来证实地核是固态的。
实际上，科学家们会利用许多零碎信息来研究地球的结构，但最重要的线索来自地震波。每当地震发生时，就会向各个方向发出压力波——就像声波一样。这些波在地下传播，从一种介质传播到另一种介质时，波会进行反射和折射。最终，这些波会到达地表，此时，地震仪（测量地球运动的仪器）就会检测到地震波。利用地震仪，研究人员可以推断出数量惊人的信息。例如，通过测量地震波到达不同地震台站的时间，可以对地震震中的位置进行三角测量——这时，我们就会知道震源在哪里。
▲典型的地震记录示意图
不仅仅是关于地震本身的数据，我们还可以得到地震波通过的岩石的数据。例如，一般来说，地震波有三种类型：P波或初波，即纵波（传播速度最快的一种波）；S波或次波，即横波；表面波，比P波和S波慢，但振幅较大，运动更复杂。
P波能在任何介质中传播，而S波只能在固体中传播，不能在液体中传播。由于S波似乎从未穿过外核，因此，这一重大迹象表明，地球的外核是液体，然而，这种液体不是一种传统意义上的液体（它更像粘性的熔岩或浓稠的蜂蜜），但它绝对不是固体。
▲不同地震波在地球内部的传播过程示意图
这也说明了地球内核是固态的，因为S波似乎可以穿过内核。然而，由于内核体积小，检测横波非常困难，该理论还需进一步验证，这就是这项新研究的意义所在。
地震学家喜欢根据波经过的地方给它们取不同的名称，因此将穿过地球内核的S波称为J波。J波难以捕捉，因为它们的振幅很小，而且地球内核的体积相对较小，这意味着许多地震波绕着J波传播。这种小而微弱的振幅问题重重，以至于探测J波有时被称为全球地震学的“圣杯”。
然而，该研究的主要作者Hrvoje Tkal?i?副教授和Than-Son Ph?m博士相信他们已经找到了识别J波的新方法。他们的做法很有创意：他们并没有直接观察波的到来，而是在大部分时间忽略它，在最大的隆隆声过去几个小时后，才开始观察波的信号。通过研究大地震后两个接收器信号的相似性，他们能够观察到模式的相关性，而这种相关性是识别J波的关键。Hrvoje Tkal?i?解释道：“这被称为互相关联或相似度的度量。根据这些相似性，我们构建了一个全球相关图——一种地球的‘指纹’。”“我们抛开了地震记录的前三个小时，只关注于大地震发生后的3到10小时。我们想摆脱这些大信号。”Tkal?ic补充说。
通过这种方法，他们证实：地球内核看起来确实是固态的，尽管它似乎与当前模型有些不同。事实上，它有点像两种常见的材料：黄金和铂金。
Tkal?i?说：“我们发现地球内核确实是固体，但我们也发现它比我们之前认为的还要柔软。”“如果我们的结果是正确的——内核具有与黄金和铂金类似的弹性特性。那么内核就像一个时间囊，如果我们能理解它，我们就能理解行星是如何形成的，以及它是如何演变的。
我们仍需更多的观察来证实这项研究，但就目前而言，越来越倾向于认为地球内核是固态的。”
编译：冰融
审稿：三水
责编：南熙
