在我们下方 5,000 多公里处，直到 1936年才发现地球的固体金属内核。将近一个世纪后，我们仍在努力回答有关它何时以及如何形成的基本问题。

这些不是容易解决的难题。我们无法直接对内核进行采样，因此解开其奥秘的关键在于地震学家与地震波间接采样的地震学家、创建其动力学模型的地球动力学家和研究铁的行为的矿物物理学家之间的合作。高温高压下的合金。

结合这些学科，科学家们提供了一条关于我们脚下数英里处发生的事情的重要线索。在一项新的研究中，他们揭示了地球内核如何在一侧比另一侧生长得更快，这可能有助于解释内核的年龄以及地球磁场的有趣历史。

早期地球

地球的核心形成于我们星球45亿年历史的早期，也就是前 2 亿年。重力将较重的铁拉到年轻行星的中心，留下岩石的硅酸盐矿物构成地幔和地壳。

地球的形成吸收了地球内部的大量热量。这种热量的损失以及持续的放射性衰变引起的加热，已经推动了我们星球的进化。地球内部的热损失驱动液态铁外核的剧烈流动，从而产生地球磁场。与此同时，地球内部深处的冷却有助于推动板块构造，从而塑造我们星球的表面。

随着地球逐渐冷却，行星中心的温度最终在极端压力下降至铁的熔点以下，内核开始结晶。今天，内核继续以每年大约 1 毫米的半径增长，这相当于每秒凝固 8,000 吨铁水。数十亿年后，这种冷却最终会导致整个地核变成固体，使地球失去保护性磁场。

核心问题

人们可能会认为这种凝固会产生一个均匀的固体球体，但事实并非如此。在 1990 年代，科学家们意识到地震波穿过内核的速度出乎意料地变化。这表明内核中发生了一些不对称的事情。

具体而言，内核的东半部和西半部表现出不同的地震波速变化。内核东部位于亚洲、印度洋和西太平洋之下，西部位于美洲、大西洋和东太平洋之下。

这项新研究利用新的地震观测结合地球动力学建模和对铁合金在高压下的行为的估计，探索了这个谜团。他们发现位于印度尼西亚班达海下方的东部内核比巴西下方的西部增长更快。

您可以将这种不均匀的生长想象成试图在只在一侧工作的冰箱中制作冰淇淋：冰晶仅在冰淇淋有效冷却的一侧形成。在地球上，不均匀的增长是由于地球其他部分从内核的某些部分比其他部分吸收热量的速度更快。

但与冰淇淋不同的是，固体内核受重力作用，通过蠕动的内部流动过程均匀分布新的生长，从而保持内核的球形。这意味着地球没有倾覆的危险，尽管这种不均匀的增长确实记录在我们星球内核的地震波速中。

核心

那么这种方法是否有助于我们了解内核的年龄？当研究人员将他们的地震观测与流动模型相匹配时，他们发现内核——位于更早形成的整个核心的中心——的年龄可能在 5 亿到 15 亿年之间。

该研究报告说，这个年龄范围的年轻一端更匹配，尽管较老的一端与通过测量地球磁场强度变化做出的估计相匹配。无论哪个数字是正确的，很明显内核是一个相对年轻的人，年龄在地球本身的九分之一到三分之一之间。

这项新工作提出了一个强大的内核新模型。然而，作者所做的许多物理假设必须是正确的，才能使这正确。例如，该模型仅在内核由一种特定的铁晶相组成时才有效，对此存在一些不确定性。

我们不均匀的内核是否让地球变得不寻常？事实证明，许多行星体有两半，彼此之间有些不同。在火星上，北半部的表面地势较低，而南半部则多山。在月亮的近侧面结壳是远侧一种化学不同。在水星和木星上，不平坦的不是表面而是磁场，它不会在南北之间形成镜像。

因此，虽然所有这些不对称的原因各不相同，但地球作为太阳系中不对称天体中的一颗略微不对称的行星，似乎与地球相得益彰。