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在人類已經繪製出海洋深處地圖，並將探測器送往遙遠行星的今天，仍有一個地方依然難以抵達。那裡就在每個人的腳底下，卻深埋在地底數千公里之下，這就是地球的核心。
長久以來，人們知道地球中心存在一顆由金屬構成的巨大球體，但它究竟是甚麼模樣，又經歷了怎樣的演變過程，始終是地球科學中最難解開的謎題之一。一項由美國猶他大學研究團隊主導的研究，透過分析全球地震資料，揭開了這個隱藏世界的一角，也讓科學家發現地球內核或許遠比過去想像得更加複雜。
埋藏在地球深處的金屬世界
從地表一路向下，穿過地殼與厚達數千公里的地函後，就會抵達地球的核心區域。核心主要由鐵與少量鎳構成，外層是熾熱流動的液態金屬海洋，最中央則是一顆固態金屬球體，也就是所謂的內核。這顆金屬球直徑約2442公里，雖然只占地球體積不到百分之一，卻對整個星球具有關鍵影響。
有科學家形容它是一顆行星中的「行星」，它被包圍在廣闊的液態鐵海之中，擁有自己的旋轉特性，彷彿是隱藏在地球內部的另一個世界。更重要的是，它與外核共同作用，幫助形成包圍地球的磁場。正是這層無形的磁場，阻擋來自太陽的大量高能粒子與太陽風，保護地球大氣層免於流失，也讓地表環境得以維持穩定，成為生命繁衍的家園。如果沒有這層保護屏障，今日的地球可能會呈現截然不同的面貌。
來自地球中心的微弱回音
要研究如此深處的區域並不容易，人類至今無法直接鑽探到地球核心，因此只能依靠間接方式探索，其中最重要的工具，就是地震波。
每當大型地震發生，能量就會化為震動穿越整個地球。這些波動在不同物質之間反射、折射，最終被世界各地的地震儀接收。透過分析它們的變化，科學家就能推測地下深處的結構，這項研究利用的資料，來自全球規模的監測網路。這套系統原本是為了監控核子試爆而建立，其感測器遍布世界各地，包括偏遠地區與南極洲。多年來，它除了肩負核試驗監測任務，也意外成為研究地球內部的重要工具。
研究團隊分析了2455次規模5.7以上地震所產生的訊號，試圖從極其微弱的反射波中尋找線索。這些來自地球核心的回音十分微弱，研究人員形容，尋找它們就像在浩瀚海洋中尋找一根細針。
一幅由不同材質編織而成的掛毯
過去許多模型認為，內核應該大致均勻，由相似成分構成，研究結果卻描繪出另一幅景象。科學家發現，地球內核不像一塊完整均勻的金屬球，更像是一幅由不同材質交織而成的巨大掛毯。在這顆深藏地底的金屬球內部，存在廣泛且複雜的不均勻結構，這種差異越接近地心就越明顯。
地球最深處可能不是一個單純的固體世界，而是保留著漫長歷史留下的層層痕跡。這也是研究團隊首次確認，這種不均勻現象並非局部存在，而是普遍分布於內核深處。
地球誕生時留下的古老印記
科學家認為，這些結構可能與地球形成初期有關。數億年之前，年輕的地球是一個極度熾熱的世界，無數小行星與原始天體彼此碰撞，釋放出巨大能量，使整顆行星幾乎完全熔融。由於鐵的密度遠高於岩石，金屬逐漸向中心下沉，形成核心，而較輕的岩石留在外圍。
隨著時間流逝，地球開始慢慢冷卻。研究團隊推測，內核形成初期增長速度相當快速，之後逐漸趨於穩定，成長速度也慢了下來。在這漫長過程中，不同時期凝固的金屬可能形成不同結構，最終留下今日觀測到的不均勻分布。
研究人員認為，在固態內核之中，可能仍有部分液態鐵被封存在內部。這些殘留的液態區域，或許正是遠古地球仍未完全冷卻的證據。
接近太陽表面的高溫世界
儘管深埋於地底數千公里之下，地球內核依然維持驚人的高溫。科學家估計溫度接近攝氏5500度左右，與太陽表面溫度相當。在如此極端的環境中，巨大的壓力使鐵維持固態，形成地球最深處的金屬核心。
1936年，丹麥地震學家英格·雷曼首次透過地震波證明內核是固體。在此之前，許多人認為整個核心都是液態。近一個世紀後，人類對內核的認識雖然增加了許多，但它依然是地球最神秘的區域之一。
報導來源：《自然》、《SciTechDaily》。
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