地球和空间科学学院温联星教授等首次利用直接的地震学证据,证明地球内核边缘存在形状不规则现象。国际权威学术期刊《美国科学院院刊》(PNAS) 于4月30日在线发表了这项研究成果。
温联星教授与戴志阳讲师、王巍研究生通过分析和模拟由班达海三个深部地震散发的、从地球内核表面反射的地震波的走时(即地震波从震源到达观测点所需的时间)和振幅,发现地球内核表面至少拥有一种横向6公里、垂向起伏14公里的地形和另一种横向 2-4公里、垂向起伏4-8公里的系列地形。这一研究结果证明地球内核表面并非均匀光滑,而是至少拥有两个不同尺度的不规则地形。
地球内核是个像月球大小的固体铁球,外面被高速流动的液态铁镍合金(也有些其他较轻元素)外核、高黏度的地幔和固态的地壳所包围。地球内核随着地球内部的冷却从外核而凝固,并逐渐向外生长。在此过程中,内核增长产生潜热并释放较轻的元素,为外核的热化学对流和“地磁发电机”提供驱动力。而外核对流则就像火炉上开水的对流,被认为是地球磁场产生的原因。科学界现有的观念认为,由于外核温度变化极小,地球内核的凝固过程在不同地理位置上是均匀的,因此内核表面应该是均匀光滑的,凝固过程产生的地磁场驱动力也应该是横向均匀的。
地球磁场拦截了太阳辐射来的带电粒子和来自宇宙的射线,使它们不能冲破大气层到达地面,而是留在高空,环绕地球流动,这对于生物的生存与繁衍具有重要的保护作用。温联星等人的研究成果表明,产生地磁场的驱动力也会随区域不同而变化,因此科学界需要重新评估产生地磁场的驱动力