地球的中心是一个坚固的金属球，一种“行星中的行星”，它的存在使地球表面上的生命成为可能，至少就我们所知是这样。
地球内核是如何随着时间的推移而形成、生长和演化的，这仍然是一个谜，犹他大学领导的一个研究小组正试图借助自然发生的地震产生的地震波来探索这个谜。虽然这个直径2442公里的球体只占地球总体积的不到1%，但它的存在对地球的磁场负责，没有磁场，地球将是一个大不相同的地方。
不过，北京理工大学地质与地球物理系前博士生庞冠宁认为，地核并不像科学家们曾经假设的那样是均匀的，它更像是一幅由不同“织物”组成的挂毯。
“我们第一次证实了这种不均匀性在内核内部无处不在，”Pang说。现在是康奈尔大学的博士后研究员，Pang是一项新研究的主要作者，该研究发表在《自然》杂志上，为我们打开了一扇通往地球最深处的窗户。他将这项研究作为他在犹他大学博士论文的一部分。
另一个最终边界
“我们的研究是试图观察内核内部，”监督这项研究的大学地震学家基思·科珀说。“这就像一个边境地区。任何时候你想要拍摄某物的内部，你都必须去掉浅层效果。所以这是最难拍摄的地方，也是最深的地方，还有很多事情是未知的。”
这项研究利用了一个由全球地震阵列网络生成的特殊数据集，该网络是为探测核爆炸而建立的。1996年，联合国设立了全面禁止核试验条约组织(CTBTO)筹备委员会，以确保禁止此类爆炸的国际条约得到遵守。
它的核心是国际监测系统(IMS)，由四个系统组成，利用设在世界各地的先进传感仪器探测爆炸。虽然它们的目的是执行一项禁止核爆炸的国际禁令，但它们也提供了大量数据，科学家可以利用这些数据，对地球内部、海洋和大气的情况有了新的了解。
这些数据促进了照亮流星爆炸的研究，确定了一群侏儒蓝鲸，先进的天气预报，并为冰山的形成提供了见解。
虽然地球表面已经被彻底地绘制和描绘出来，但它的内部却很难研究，因为它不能直接进入。探测这个隐藏领域的最佳工具是地震的地震波，地震波从地球的薄地壳传播，通过岩石地幔和金属核心振动。
“这颗行星是由小行星(在太空中)吸积形成的。它们相互碰撞，产生大量能量。所以整个星球，当它形成时，正在融化，”科珀说。“这只是因为铁更重，所以你得到了我们所说的核心形成。金属下沉到中间，液态岩石在外面，然后随着时间的推移，它基本上会冻结。所有金属都在那里的原因是因为它们比岩石重。”
行星中的行星
在过去的几年里，科珀的实验室一直在分析对内核敏感的地震数据。之前由Pang领导的一项研究发现，地球自转和其内核之间的变化可能引发了2001年至2003年白天长度的变化。
地核直径约4300英里，主要由铁和一些镍以及其他一些元素组成。外核仍然是液体，包裹着固体的内核。
“这就像行星中的行星有自己的旋转，它被这个巨大的熔铁海洋分离了，”科珀说，他是一名地质学教授，领导着美国地震仪站(uss)。
他说，地球周围的磁场保护是由液态外核内发生的对流产生的，液态外核在固体核上方延伸2260公里(1795英里)。熔融的金属上升到固体内核之上，在接近地球的岩石地幔时冷却并下沉。这种循环产生了环绕行星的电子带。如果没有地球坚实的内核，这个磁场就会弱得多，行星表面会受到辐射和太阳风的轰击，这些辐射和太阳风会剥离大气层，使表面无法居住。
在这项新研究中，研究小组研究了世界各地20个地震仪阵列记录的地震数据，其中包括南极洲的两个地震仪阵列。离犹他州最近的是怀俄明州的派恩代尔城外。这些仪器被插入深达10米深的花岗岩地层的钻孔中，并按一定的模式排列以集中接收到的信号，类似于抛物面天线的工作方式。
Pang分析了2455次地震的地震波，这些地震都超过了5.7级，相当于2020年盐湖城地震的强度。这些波从内核反弹的方式有助于绘制其内部结构。
较小的地震产生的波浪强度不足以对这项研究有用。
“从内核返回的信号非常小。其尺寸大约在纳米量级，”Koper说。“我们正在做的是大海捞针。所以这些婴儿的回声和反射很难被看到。”
核心正在改变
1936年，科学家首次利用地震波确定内核是固体。在丹麦地震学家英格·莱曼(Inge Lehmann)发现这一发现之前，人们认为整个地核都是液态的，因为地核非常热，接近1万华氏度，与太阳表面的温度相当。
在地球历史的某个时刻，在地球中心存在的巨大压力下，内核开始“成核”或固化。这一过程何时开始尚不清楚，但U队从地震数据中收集了重要线索，揭示了与穿透核心内部的波有关的散射效应。
“我们最大的发现是，越深入，非同质性越强。在靠近地心的地方，它往往更强。”
“我们认为这种结构与内核的生长速度有关。很久以前，内核生长得非常快。它达到了一个平衡，然后开始增长得慢得多，”科珀说。“并不是所有的铁都变成了固体，所以一些液态铁可能被困在里面。”
参与这项研究的有来自南加州大学、法国南特大学和洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员。
