几个月前刚刚证实地球内核最近发生了自转的科学家们对地球最深的秘密有了新的启示，他们发现了内核形状的变化。

地球最内层是一个炽热的固体金属球，周围环绕着液态金属外核。几十年来，行星科学家一直怀疑固体内核在旋转过程中会随着时间的推移而变形。现在，研究人员发现了过去20年内核形状发生变化的第一个证据。核心变形的迹象出现在地震波中，这些地震的强度足以到达地心。

研究小组在2024年的一项研究中使用了相同的地震数据，以解决关于内核旋转的长期争论。他们发现，内核的旋转速度曾经比地球本身还快。但从2010年左右开始，固体内核的旋转速度减慢了。相对于地球的其他地方，它现在正在倒转。

他们的新研究周一发表在《自然地球科学》（Nature Geoscience）杂志上，以这一发现为基础，使用了1991年至2023年收集的地震数据。科学家们之前在岩心旋转方面的工作帮助他们解释了地震波高度的变化，将其定义为内核表面变化的指标，上一项研究的合著者、新研究的主要作者约翰·维代尔博士说。

"我们可以比较当内核返回到与其他时间相同的位置时看到的信号，看看是否存在无法用旋转来解释的差异，"南加州大学Dornsife文理学院地球科学院长教授Vidale说， 研究人员报告显示，核心的形状变化可能为地球深处的磁层动力提供线索，磁层是保护我们的星球免受太阳天气和致命辐射影响的无形磁能线。

"地球在地质时间尺度上演化，因此在年度时间尺度上观察变化总是很有趣，因为它增强了我们对内核动力学的理解，"新泽西州罗格斯大学（Rutgers University）地球与行星科学系副教授Yoshi Miyazaki博士说。

"以前的研究已经讨论了过去十年中内核旋转的变化，这项研究引入了一个新的视角--非旋转变化--为讨论增加了另一个维度。我相信这将进一步助长这些辩论，"没有参与这项新研究的宫崎骏在一封电子邮件中说。

在地球的所有层中，内核是最遥远和神秘的。这个由铁和镍组成的实心球体大约是月球的 70%，半径约为1221公里。

内核的温度高达5400摄氏度，压力可达365吉帕（GPa），比地球陆地平均大气压力高300多万倍。虽然无法直接观察岩芯，但科学家们通过分析地震波穿过岩芯时的大小和形状的变化来研究它。

地震产生两种类型的波。初级波或P波是地震产生的第一个波，它使地面沿波移动的相同方向移动。剪切波或S波比P波慢，并且地面垂直于波的方向移动。

根据这项新研究，一种穿透核心的P波（PKIKP波）的振幅变化暗示了内核最浅层的变形。在固体内核与外核液体相遇的边界处，球体表面的延展性可能比更深的表面更高。

"可视化内核表面发生的事情几乎是科幻小说，"Vidale说，"这是一个与我们的日常生活截然不同的地方，有着不同的时间尺度、不同的材料和令人难以置信的力量。然而，我们只需筛选一些最新的观察结果，就可以深入那里，了解更多关于它的信息。"

科学家们分析了南大西洋南桑威奇群岛（South Sandwich Islands）附近42个地点的168个地震成对的波浪。跟踪核心旋转的速度和方向为研究人员提供了一种检测核心形状变化的方法。一旦他们知道了核心的旋转速度，他们就可以对其位置进行建模，然后比较当核心旋转到同一点时到达核心的不同PKIKP波。

根据这项研究，这些成对波的振幅变化可以归结为核心的形状变化，而不是旋转变化。然而，内核的变形可能是什么样子更难确定。

"也许地形在起伏。也许它像山体滑坡一样四处乱窜，"Vidale说，"最有可能的是，外核只是推着内核，让它稍微移动一下。"

研究人员报告说，虽然在2004年至2008年期间只有一个内核位置显示出变形迹象，但可能还有更多位置尚未检测到。

"很难知道我们看到的是异常位置还是正常位置，"Vidale说，"但一种猜测是，在许多地方，一定程度的变形发生得相当频繁。"

随着地球固体内核的旋转，熔融的外核会搅动和晃动。它们的相互作用会产生磁能，磁能解开，将我们的星球包裹在磁层中。但液体外核正在收缩。Vidale说，内核一毫米一毫米地从周围的液态内核中吸走了熔融金属。

他说，内核可能需要数十亿年的时间才能冷却和凝固，在接下来的几十亿年里，内核将继续冷却，从外核中吸取液态金属滴，直到地球的整个内核成为一个固体金属球体。

"那会杀死磁场，"Vidale说。"那里不会再有移动的铁杆了。"然而，这样的事件发生在我们未来数十亿年之后。Vidale说，在此之前，随着我们的太阳膨胀成一颗红巨星并吞噬太阳系的内部行星，地球可能会被湮灭。

在那之前，科学家们应该有足够的时间来调查地球中心看不见的运作，并发现地球内部的旋转、搅动和形状变化可能对地球产生什么影响。

"关于对生命的影响，正如论文引言中提到的，内核生长在产生地球磁场方面起着至关重要的作用，地球磁场可以保护我们免受有害的太阳辐射，"宫崎骏说， "虽然地球表面的生命与ICB（内外核边界）之间的直接联系仍然遥不可及，但ICB发生的事情仍然对地球的长期演化产生一些影响。"