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在我们脚下大约2890公里的地方有一个巨大的液态金属球体：我们的地球核心。科学家利用地震产生的地震波作为一种超声波，来“看到”地核的外形和布局。
澳大利亚国立大学教授、地球物理学系主任Hrvoje Tkali和他的同事马小龙（音译）用一种新的方法研究这些地震波，有了一个惊人的发现：在赤道附近的地核有一个巨大的甜甜圈状区域，有几百公里厚，在那里地震波的传播速度比地核其他地方慢2%左右。
科学家认为这个区域含有更多的轻元素，如硅和氧，并且大概在流过地核的巨大液态金属流中发挥关键作用，从而产生地球磁场。他们的研究效果发表在本日的《科学希望》杂志上。
“尾波相干波场”
大多数关于地震产生的地震波的研究，都关注地震发生后一小时左右在世界各地传播的大的初始波阵面。
他们意识到，通过观察这些波中较晚、较弱的部分，也就是所谓的尾声，我们可以了解到一些新的东西。尾声是一段音乐结束的部分。特别是，我们观察了差别地震探测器在地震开始几个小时后记录的尾波有多相似。
用数学术语来说，这种相似性是通过一种叫做相干性的东西来衡量的。总之，我们把地震波后期的这些相似性称为“尾波相干波场”。
通过观察尾波相干波场，科学家检测到来自多个混响波的微小信号，否则他们不会看到这些信号。通过了解这些混响波的路径，并将它们与尾波相干波场中的信号进行匹配，研究人员计算出了它们在地球上传播的时间。
然后，研究人员将靠近南北极的地震探测器的观测效果与靠近赤道的效果进行了比较。总的来说，靠近南北极的波比靠近赤道的波传播得快。
研究人员尝试了许多计算机模子和模拟，来研究什么条件下的核心可以产生这些效果。最后，研究人员发现在赤道周围的外核肯定有一个环面 —— 一个甜甜圈外形的区域，在那里波传播得更慢。
地震学家从前从未探测到这个地区。然而，利用尾波相干波场可以让我们更详细、更匀称地“看到”外核。
先前的研究得出结论，在外核的“天花板”周围，波的移动速度更慢。然而，我们在这项研究中已经表明，低速区仅在赤道附近。
外核和地球发电机
地球的外核半径约为3480公里，比火星略大。它主要由铁和镍组成，还有一些较轻的元素，如硅、氧、硫、氢和碳。
外核的底部比顶部更热，这种温差使得液态金属像炉子上沸腾的锅里的水一样移动。这个过程被称为热对流，他们认为连续的运动应该意味着外核的所有物质都混合得很好，很匀称。
但假如外核各处都充满了相同的物质，那么地震波在各处也应该以相同的速度传播。那么，为什么这些波在我们发现的甜甜圈外形的区域中会变慢呢？
我们认为这个地区肯定有更多的轻元素。它们大概从地球的固体内核开释到外核，在那里它们的浮力产生了更多的对流。
为什么较轻的元素更多地聚集在赤道圈区？科学家们认为，假如更多的热量从外核转移到该地区上方的岩石地幔，就可以解释这一点。
外核也有另一个行星规模的过程在起作用。地球的自转和小的固体内核使得外核的液体在南北方向上形成长长的垂直漩涡，就像巨大的水龙卷。
液态金属在这些漩涡中的湍流运动产生了“地球发电机”，负责创造和维持地球磁场。这个磁场使地球免受有害的太阳风和辐射的影响，使地球表面的生命成为大概。
对外核组成的更详细的观察 —— 包括新发现的由较轻元素组成的“甜甜圈” —— 将有助于我们更好地了解地球的磁场。特别是，磁场如何随时间改变其强度和方向对地球上的生命以及行星和系外行星的潜在可居住性至关重要。
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来源：https://view.inews.qq.com/k/20240902A04ULN00
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