本報記者 趙覺珵 馬 俊

日前在知名學術期刊《自然·地球科學》發表的一篇學術論文引發學界和媒體的廣泛關注。這篇由北京大學地球與空間科學學院宋曉東講席教授作為通訊作者、該院特聘副研究員楊翼博士作為第一作者的論文發現
，地球內核從20世紀70年代初開始相對於地表超速旋轉，到2009年左右基本與地表同步，進而出現了相對於地表緩慢的反轉。這一研究還首次推測出地球內核差速旋轉可能存在70年左右的擺動周期。當前我們對地球內核有哪些了解
，了解地核又有何意義，科學家們如何對地核進行研究？對於這些問題，《環球時報》記者近日對宋曉東教授進行了專訪。

“地球內核反轉”出乎人們想象

現代科學界普遍認同的觀點是
，地球平均半徑約6370公裏
，內部結構分為地殼
、地(di)幔(man)和(he)地(di)核(he)三(san)部(bu)分(fen)，而(er)地(di)核(he)又(you)由(you)固(gu)態(tai)內(nei)核(he)及(ji)其(qi)外(wai)層(ceng)的(de)液(ye)態(tai)外(wai)核(he)共(gong)同(tong)組(zu)成(cheng)，但(dan)整(zheng)體(ti)而(er)言(yan)，科(ke)學(xue)家(jia)對(dui)於(yu)地(di)球(qiu)深(shen)處(chu)的(de)了(le)解(jie)依(yi)然(ran)十(shi)分(fen)有(you)限(xian)，最(zui)深(shen)處(chu)的(de)地(di)球(qiu)內(nei)核(he)更(geng)像(xiang)是(shi)一(yi)個(ge)“遙遠的星球”，它的物質構成、運動規律等都有待明確。

宋song曉xiao東dong長chang期qi致zhi力li於yu地di球qiu內nei部bu結jie構gou的de研yan究jiu，他ta與yu楊yang翼yi博bo士shi此ci次ci發fa表biao的de研yan究jiu成cheng果guo
，是shi長chang期qi研yan究jiu積ji累lei的de結jie果guo。他ta們men利li用yong所suo有you能neng得de到dao的de近jin六liu十shi年nian來lai的de數shu據ju，揭jie示shi了le地di球qiu內nei核he差cha速su旋xuan轉zhuan模mo式shi的de變bian化hua，取qu得de了le關guan於yu地di球qiu內nei核he運yun動dong的de新xin突tu破po。

但這個研究成果在互聯網上引起關注的同時，很多人在並不了解其真實科學意義的情況下，僅根據“地核反轉”這個名詞，就開始猜測
，甚至將它與近期的土耳其大地震、全球變暖趨勢以及其他各種災難性事件聯係到一起。

宋曉東向《環球時報》記者介紹稱
，“地球內核反轉”的de科ke學xue含han義yi其qi實shi與yu很hen多duo人ren的de字zi麵mian理li解jie並bing不bu一yi樣yang

，它ta是shi指zhi相xiang對dui於yu地di表biao的de旋xuan轉zhuan。研yan究jiu發fa現xian

，在zai過guo去qu幾ji十shi年nian中zhong，地di球qiu內nei核he相xiang對dui於yu地di表biao向xiang東dong超chao速su旋xuan轉zhuan。該gai相xiang對dui速su度du逐zhu漸jian減jian慢man，直zhi到dao2009年左右，超速旋轉減緩至停滯，內核與地表幾乎呈同步狀態。在此之後，內核相對於地表向反方向、向西旋轉。

曆史數據顯示，內核的反轉似乎在20世紀70年代初也曾出現。因此，宋曉東研究團隊推測，內核旋轉相對於地表是震蕩的，根據20世紀70年代初和2009年兩個時間節點計算，這一震蕩周期大約是六七十年。

除上述發現外，這一研究也顯示出地球內部變化對於其他地球現象的影響，例如地球磁場
、地球自轉。宋曉東說，地球自轉不是勻速的，會發生微弱的變化。科學家已經對此進行了大量研究
，了解到地表大氣、海洋等因素對於地球自轉的影響，但仍缺乏對地球內部因素如何在長周期內影響地球自轉等現象的認識。

宋曉東告訴《環球時報》記者，目前科學家已經觀測到地球自轉、磁場、海平麵變化和氣候變化等都存在六七十年的周期
，“這代表著地球內核的差速旋轉與這些地球現象存在一定的關聯性，但不一定是因果關係。這種關聯性的機理目前也還不清楚。”

上述研究成果既是全球科學家們長期觀測數據的“厚積薄發”
，也是宋曉東二十多年來持續研究的“開花結果”，他對於地球內核旋轉的研究可以追溯至1996年nian。當dang時shi
，通tong過guo對dui同tong一yi區qu域yu的de地di震zhen傳chuan遞di到dao地di表biao同tong一yi台tai站zhan的de地di震zhen波bo進jin行xing觀guan測ce分fen析xi，正zheng在zai進jin行xing博bo士shi後hou研yan究jiu的de宋song曉xiao東dong發fa現xian，從cong震zhen源yuan發fa出chu後hou穿chuan透tou內nei核he傳chuan播bo到dao台tai站zhan的de地di震zhen波bo的de走zou時shi隨sui發fa震zhen時shi間jian發fa生sheng了le係xi統tong變bian化hua。這zhe一yi現xian象xiang可ke以yi被bei解jie釋shi為wei地di球qiu外wai核he產chan生sheng的de磁ci場chang對dui內nei核he施shi加jia的de電dian磁ci力li矩ju驅qu動dong內nei核he超chao速su旋xuan轉zhuan所suo致zhi。

這一發現挑戰了傳統認知
，即地球是一個整體，其所有圈層的旋轉保持同步，宋曉東和合作者、美國地震學家保羅·理查茲也成為最早發現地球內核可能以不同於地表的速度旋轉的科學家。

宋曉東向《環球時報》記(ji)者(zhe)解(jie)釋(shi)稱(cheng)，由(you)於(yu)地(di)幔(man)和(he)地(di)球(qiu)內(nei)核(he)兩(liang)個(ge)固(gu)態(tai)圈(quan)層(ceng)被(bei)中(zhong)間(jian)的(de)液(ye)態(tai)外(wai)核(he)所(suo)隔(ge)開(kai)，從(cong)理(li)論(lun)上(shang)講(jiang)
，如(ru)果(guo)有(you)一(yi)個(ge)力(li)矩(ju)作(zuo)用(yong)在(zai)內(nei)核(he)，它(ta)就(jiu)可(ke)以(yi)相(xiang)對(dui)於(yu)地(di)幔(man)進(jin)行(xing)轉(zhuan)動(dong)。1996年發表的研究成果正是對這一假設的驗證。

1996年的這項發現被國際知名學術期刊《自然》作為封麵文章發表，並被《科學》雜誌評為當年十大科學突破之一，受到世界媒體廣泛報道，還登上了美國《紐約時報》的頭版頭條，它也為此次地球內核差速旋轉模式的研究奠定了基礎。

研究“深地”對了解生命有特殊意義

今年年初發表的這篇論文所呈現出的突破性以及人們對地球內部構造的好奇心
，受到國內外的關注。在接受《環球時報》記者采訪時，宋曉東專門澄清了多個概念：首先，地球內核的差速旋轉是相對於地表而言的
，這種相對運動相比地球的自轉很微小；其次
，地球內核的差速旋轉對於地震、海嘯等自然現象影響也非常小。

由於論文的發表與今年2月(yue)土(tu)耳(er)其(qi)發(fa)生(sheng)的(de)大(da)地(di)震(zhen)相(xiang)隔(ge)不(bu)到(dao)一(yi)個(ge)月(yue)，一(yi)些(xie)分(fen)析(xi)也(ye)將(jiang)地(di)球(qiu)內(nei)核(he)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)變(bian)化(hua)同(tong)地(di)震(zhen)聯(lian)係(xi)在(zai)一(yi)起(qi)。同(tong)樣(yang)長(chang)期(qi)研(yan)究(jiu)地(di)震(zhen)學(xue)的(de)宋(song)曉(xiao)東(dong)說(shuo)
，地(di)震(zhen)是(shi)地(di)球(qiu)近(jin)地(di)表(biao)的(de)應(ying)力(li)積(ji)累(lei)和(he)重(zhong)新(xin)分(fen)布(bu)造(zao)成(cheng)的(de)現(xian)象(xiang)，受(shou)多(duo)種(zhong)作(zuo)用(yong)力(li)影(ying)響(xiang)。雖(sui)然(ran)地(di)球(qiu)內(nei)核(he)有(you)一(yi)定(ding)的(de)作(zuo)用(yong)力(li)，但(dan)相(xiang)對(dui)於(yu)其(qi)他(ta)作(zuo)用(yong)力(li)而(er)言(yan)，並(bing)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)。

songxiaodongtanyan，diqiuneihedexuanzhuanbianhuaduiyurenleiderichangshenghuoxianyouyingxiang，dandihezuoweishenbudiqiuzhengtideyibufen，duidiqiuyijuxingdechangqiyanhuaheyingxiangshibukehushide。woguoyeyuelaiyuezhongshi“深地”方麵的研究，並把地球作為一個整體係統來研究。事實上，對於地球內核的研究依然十分年輕。在100多年前的1906年，英國地質學家理查德·奧爾德姆才首次發現了地核的存在。地殼和地幔之間的界麵（“莫霍麵”）是1909年由克羅地亞科學家莫霍洛維奇發現，而內核是1936年由丹麥女科學家萊曼發現。

宋曉東告訴《環球時報》記者，從他在上世紀90年代攻讀博士學位以來，科學家對於地球內核的了解有著“非常了不起的進步”，在內核各向異性結構
、分層結構、運動模式等方麵都有一係列成果出現。

探索人類家園最深處的奧秘
，對於包括宋曉東在內的科學家都有著巨大的吸引力。不僅如此，解密地球的深層結構對於了解生命
、了解宇宙都有著獨特的意義。

地球中心到地表的距離約為6300多公裏

，這裏的溫度超過5000攝氏度，壓力超過300萬個大氣壓。在高溫高壓的極端環境下，物質可能會展現出不同於常溫常壓的性質和形態。中國科學院地球化學研究所去年在《自然》雜za誌zhi發fa表biao的de一yi篇pian論lun文wen顯xian示shi，在zai地di球qiu核he心xin的de溫wen度du和he壓ya力li下xia，多duo種zhong鐵tie合he金jin將jiang轉zhuan變bian為wei超chao離li子zi態tai。該gai研yan究jiu也ye表biao明ming，地di球qiu內nei核he可ke能neng並bing非fei傳chuan統tong認ren知zhi的de固gu態tai
，而er是shi由you固gu態tai鐵tie和he流liu動dong的de輕qing元yuan素su組zu成cheng的de超chao離li子zi態tai。

songxiaodongshuo，yanjiudiheyeyouzhuyuyanjiudiqiushengmingdeqiyuan。shuishishengmingbukequeshaodeyuansu
，dandiqiuzaixingchengzaoqibingmeiyouhaiyang，haiyangdexingchengyudiqiuneibuyanhuacunzaijinmideguanlian。ciwai，diqiudecichangyebushiguyouhebubiande
，diqiudeyetaiwaiheshiliudongdeqieyudiqiucichangxianghuzuoyong，yingxianglecichangdeyanhua。erdiqiucichangduiyudiqiuqidaoleyizhongbaohuzuoyong，nenggoujiangtaiyanglizizudangzaicicengwaimian。

他還補充表示，很多研究行星物理的科學家也對地球本身很感興趣

，研究地球本身就是了解行星的重要手段。

探索地球深處需更先進觀測手段

yizhiyilai，youyuzhijiecaiyangdekunnan，kexuejiaduiyudiqiushencengjiegoudelejieshouxianyuguanceshouduandefazhan。yingguoguangbogongsiciqianfabudeyipiankepuwenzhangzengjieshaocheng

，renleiguanyudiqiuneihedezhishidoushijianjiede
，hendachengdushangyilaiyudizhenxue。dizhenfashenghou，dizhenbozaidiqiuneibudechuanbo，qujueyutamentongguodewuzhijiezhixingzhi。diqiuwulixuejialiyongzhexiexinxilaituiduandihechucunzaishenme
，tamendedizhenyixiangdangyutancediqiuneibudewangyuanjing。

宋曉東也對《環球時報》記者介紹稱
，地震學是研究地核的主要觀測手段。此外，研究地球深層構造還可以通過理論手段

、實驗和計算機模擬來實現。

宋曉東說，地球不同圈層有著不同的組分分異，例如地幔大部分是矽鋁質，地核主要是鐵鎳合金。基於地球分異的演化、不同溫度和壓力下物質的變化以及第一性原理
，可以對地核進行一些理論上的預測和計算。

此(ci)外(wai)
，實(shi)驗(yan)室(shi)內(nei)已(yi)經(jing)可(ke)以(yi)模(mo)擬(ni)地(di)核(he)的(de)高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)狀(zhuang)態(tai)，高(gao)壓(ya)通(tong)過(guo)金(jin)剛(gang)石(shi)壓(ya)砧(zhen)實(shi)現(xian)，激(ji)光(guang)則(ze)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)加(jia)熱(re)。通(tong)過(guo)此(ci)類(lei)實(shi)驗(yan)，科(ke)學(xue)家(jia)得(de)以(yi)研(yan)究(jiu)不(bu)同(tong)物(wu)質(zhi)在(zai)高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)下(xia)的(de)狀(zhuang)態(tai)、是否發生相變等問題。

在過去幾十年中，不少人也曾嚐試過鑽井取樣，其中以蘇聯在科拉半島鑽下的超12公裏深井最為知名。宋曉東告訴《環球時報》記者
，鑽孔對於研究地球淺層有著重要意義
，但它的缺點也很明顯：昂貴且無法鑽深。他表示，鑽孔內也可以布置一些儀器
，由於環境比較安靜，接收到的地震波信號會更好。

也有科學家提出過更加“瘋狂”的想法。加州理工大學的科學家戴夫·史蒂文森曾設想一種實現“地心之旅”的方式：在(zai)地(di)球(qiu)上(shang)製(zhi)造(zao)一(yi)條(tiao)長(chang)數(shu)百(bai)米(mi)的(de)裂(lie)縫(feng)
，將(jiang)幾(ji)十(shi)萬(wan)甚(shen)至(zhi)數(shu)百(bai)萬(wan)噸(dun)的(de)鐵(tie)水(shui)倒(dao)入(ru)其(qi)中(zhong)
，利(li)用(yong)這(zhe)些(xie)鐵(tie)的(de)重(zhong)力(li)讓(rang)裂(lie)縫(feng)不(bu)斷(duan)向(xiang)下(xia)延(yan)伸(shen)
，預(yu)計(ji)可(ke)以(yi)將(jiang)探(tan)測(ce)器(qi)送(song)至(zhi)地(di)下(xia)3000公裏處以收集數據。雖然史蒂文森的設想經過了一些論證，但目前仍是一個幻想。

宋曉東說，人們對地球深層構造的了解受限於現階段的科技水平和視野，很難想象未來是否能有新的探測手段和新的科研突破。“但人類需要有激情
、有夢想”，宋曉東表示，說不定未來會發明出一種合成物質能夠承受地球深層的高溫高壓
，“這種自我反省和對夢想的不斷追求是人類作為高級生命的獨特之處。”▲