地核的三維立體圖
地核是地球的最核心部分，其內部狀況極其復雜和特殊，即使是在實驗室裡也非常難以模擬，所以人們長期以來對它了解甚少。但美國伊利諾斯州立大學的科學家日前稱，他們目前已經基本揭開了地核的奧秘，並首次成功地制作了地核的三維立體模型。
在最新一期出版的《地球與行星科學通訊》（Earth and Planetary Science Letters）雜志上，美國的研究人員們公布了他們的這一最新發現。美國伊利諾斯州立大學教授宋小東(音譯)與博士後研究員孫新雷(音譯)共同參與了這項研究，並獲得了美國國家科學基金會的資助。通過分析最新獲得的數據以及全球搜集來的傳統數據，宋小東和孫新雷一起認真細致地探測著地核的形狀。地核的主要成份是鐵，它由直徑2400千米的固態內核和直徑7000千米的液態外核組成。在產生地球磁場的地球發電機中，內核扮演了極其重要的角色。固體內核具有彈性的各向異性，也就是說，地震波沿不同方向的傳播速度不同。科學家們發現，各向異性會隨半球和球半徑的不同而改變。在最新發表的研究論文中，孫和宋還描述了內核中發現的另一個異常現像——球形結構。
孫說：“為了限制內核形狀的各向異性，我們需要地震波沿地核中各個方向均勻傳播。由於我們研究的地震波是由地震產生的，因此我們面臨的一挑戰就是盡可能多地掌握多位置點記錄下的地震波。”在分析中，孫和宋使用三維X射線斷層照相術來轉化內核的各向異性，他們將內核在徑向和縱向的各向異性參數化，然後運用三維光線跟蹤法反復跟蹤並追溯穿過內核的地震波。研究人員們發現，內核各向異性上有明顯變化，這種變化清楚地標志了直徑1180千米的內部內核的存在，其直徑略低於內核直徑的一半。研究人員表示，內核的分層可能意味著內核中鐵的不同物理性質或晶相。孫說：“我們的研究結果表明，外部內核是由單相鐵晶體組成，它們沿地球轉軸的排列度數各不相同。內部內核可能是由不同晶相的鐵組成，具有不同的排列模式。”
地核的總質量約占整個地球質量的31.5%，體積約占整個地球的16.2%。地核的體積比太陽系中的火星還要大，由於地核處於地球的最深部位，受到的壓力比地殼和地幔部分要大得多。在外地核部分，壓力已達到136萬個大氣壓，到了核心部分便增加到360萬個大氣壓了。這樣大的壓力，人類在地球表面是很難想像的。科學家們曾做過一次試驗，在每平方釐米承受1770噸壓力的情況下，最堅硬的金剛石會變得像黃油那樣柔軟。盡管早在20年前就有科學家提出過內核的各向異性，但宋卻表示：“這是我們首次將所有數據拼湊起來，制成這麼一個內核的三維模型，這有助於我們更好地了解地球內核的特性、礦物屬性和演變過程。”
地核內部這些特殊情況，即使在實驗室裡也很難模擬，所以人們對它了解得還很少。但有一點科學家是深信不疑的：地球內部是一個極不平靜的世界，地球內部的各種物質始終處於不停息的運動之中。有的科學家認為，地球內部各層次的物質不僅有水平方向的局部流動，而且還有上下之間的對流運動，只不過這種對流的速度很小，每年僅移動1釐米左右。有的科學家還推測，地核內部的物質可能受到太陽和月亮的引力而發生有節奏的震動。
（《地球與行星科學通訊》（Earth and Planetary Science Letters），doi:10.1016/j.epsl.2008.01.049，Xinlei Sun，Xiaodong Song）