我們腳下的地球，半徑有6378公里。從外到內(nèi)，它可以分為三個結(jié)構(gòu)，依次是地殼，地幔和地核。其中，地核位于最深處，也最難探測。
根據(jù)此前的研究，地核的半徑大約是3470公里，相當(dāng)于地球半徑的一半。它的體積占了地球的16.2%，質(zhì)量則占到了地球的31.5%，因?yàn)檫@里的物質(zhì)密度比地幔和地殼要更高。
根據(jù)狀態(tài)的不同，地核又分為內(nèi)核和外核，二者的分界線大約在地表以下5155公里的深處。其中外核是液態(tài)結(jié)構(gòu)，主要包含鐵和鎳這樣的元素，熔融的鐵和鎳會在這里流動，目前認(rèn)為這就是地球磁場的來源。內(nèi)核的結(jié)構(gòu)更加極端，這里是致密的固態(tài)結(jié)構(gòu)，最中心的溫度可能高達(dá)6800℃。即便是最硬的金剛石，在地核內(nèi)部也會被壓得像黃油一樣軟。
內(nèi)核也不是完全恒定不動的，根據(jù)此前的研究，這個堅實(shí)的地球內(nèi)核應(yīng)該也處于旋轉(zhuǎn)之中。在液態(tài)外核的包裹之下（二者之間也可能存在著一個厚達(dá)100公里的過渡層），它的旋轉(zhuǎn)幾乎不受摩擦力的影響。
這個理論是由此前的一個尚未被證實(shí)的地球磁場模型所預(yù)測的，但一直沒有人能確認(rèn)內(nèi)核的自轉(zhuǎn)。一直到1996年，我國的地球物理學(xué)家、現(xiàn)任北京大學(xué)教授的宋曉東就和哥倫比亞大學(xué)的地震學(xué)家Paul Richards證實(shí)了地球內(nèi)核的自轉(zhuǎn)，這項發(fā)現(xiàn)還在當(dāng)年被國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊美國《科學(xué)》雜志評為本年度全球十大科技成就。
確認(rèn)了地球內(nèi)核自轉(zhuǎn)的事實(shí)之后，科學(xué)家們接下來的任務(wù)就是了解它的自轉(zhuǎn)速度。
一開始，科學(xué)家認(rèn)為內(nèi)核的自轉(zhuǎn)由電磁力矩驅(qū)動，并且引力也有一定的影響，起到平衡的作用。他們據(jù)此推測，內(nèi)核的自轉(zhuǎn)周期大約是400年。隨后就有人提出了反對意見，認(rèn)為內(nèi)核的自轉(zhuǎn)沒有這么快，至少需要1000年或者更久的時間才能完成一次自轉(zhuǎn)?？傊?，沒有任何一方能夠完全說服另一方，只有更多的觀測數(shù)據(jù)才有可能給出答案。
為了找到這個問題的答案，宋曉東和Richards進(jìn)行著持續(xù)的研究。他們的研究手段和當(dāng)初證明地球內(nèi)核自轉(zhuǎn)是一樣的，那就是利用地震波。而且，這些地震波的來源不是普通的地震，而是在同一震源重復(fù)發(fā)生的天然地震，也就是所謂的重復(fù)地震。
按理說，同一位置發(fā)生兩次地震，其地震波在傳播的過程中經(jīng)歷的地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)如果是相同的，那么同一個地震臺會產(chǎn)生幾乎同樣的地震波形和到時記錄。然而，宋曉東發(fā)現(xiàn)，重復(fù)地震的兩次波形和到時有著明顯不同，這意味著地震波傳播路徑上的地球內(nèi)核確實(shí)在旋轉(zhuǎn)，兩次地震途經(jīng)的內(nèi)核不同，所以才會出現(xiàn)差異。
他們對1967年到1995年期間的跨越南大西洋到阿拉斯加的重復(fù)地震進(jìn)行了數(shù)據(jù)跟蹤，通過地震波穿越內(nèi)核之后的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)從二十世紀(jì)六十年代到九十年代期間，地震波的速度變快了一點(diǎn)點(diǎn)。
最近，宋曉東和北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院特聘副研究員楊翼博士重新審視了當(dāng)年的數(shù)據(jù)，又增加了新的數(shù)據(jù)，取得了驚人的發(fā)現(xiàn)。
在發(fā)表于英國《自然·地球科學(xué)》雜志上的最新論文中，研究人員指出：從20世紀(jì)70年代到2009年左右，地球內(nèi)核為正向差速旋轉(zhuǎn)，速率快于地球自轉(zhuǎn)到了2009年，前面提到的重復(fù)地震的信號的時變現(xiàn)象在全球的地震波路徑上統(tǒng)一消失了。
難道地球內(nèi)核的自轉(zhuǎn)停止了？研究人員認(rèn)為，它不只是停止了，甚至開始了反向旋轉(zhuǎn)。從2009年開始，內(nèi)核開始反向差速旋轉(zhuǎn)，速率慢于地球自轉(zhuǎn)。
對于有些人來說，一聽到地球或者太陽的“反轉(zhuǎn)”就會擔(dān)心災(zāi)難會不會發(fā)生。實(shí)際上這種擔(dān)心是多余的，2009年我們過得很平靜，沒有什么特殊的災(zāi)難發(fā)生。
地球內(nèi)核的反轉(zhuǎn)已經(jīng)不是第一次出現(xiàn)了，在20世紀(jì)70年代初期就發(fā)生過一次，這意味著內(nèi)核的自轉(zhuǎn)處在一種震蕩的模式中。宋曉東提出：如果將上一次反轉(zhuǎn)的時間定為1974年，最近一次反轉(zhuǎn)的時間是2009年，算下來地球內(nèi)核花了35年反轉(zhuǎn)了一次。如果讓它回到原位，那么就要再翻轉(zhuǎn)一次，也就是完整的震蕩周期應(yīng)該是70年左右。
那么，到底是什么原因?qū)е聝?nèi)核的反轉(zhuǎn)呢？他們認(rèn)為，利用電磁力和引力之間的細(xì)微變化，就足以解釋我們觀察到的現(xiàn)象。
最有趣的是，除了地球內(nèi)核之外，還有很多現(xiàn)象的變化周期也是70年左右，比如地球自轉(zhuǎn)、地球磁場、海平面和全球地表溫度等。這到底僅僅是一個巧合，還是存在著某種機(jī)制將它們聯(lián)系在一起呢？
研究人員認(rèn)為，第二種情況的可能性更大一些。宋曉東提出：“地球系統(tǒng)從地表到地心不同圈層很可能存在耦合關(guān)系。同時，類似的周期可能代表一個共振系統(tǒng)，產(chǎn)生相互放大作用?！?/p>
可以說，我們的地球是一個整體。盡管存在著不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部機(jī)構(gòu)，彼此之間看似差距也很大，但彼此之間可能存在著微妙的聯(lián)系，相互影響。在這樣的研究之下，人類對地球系統(tǒng)科學(xué)將有更加深入的了解。
