澳大利亚国立大学(ANU)的科学家发现了一个位于地球表面下方数千公里的环形区域,这一发现揭示了我们星球磁场的运作机理。
这个新发现的结构仅存在于低纬度地区,与赤道平行。根据ANU的地震学家表示,这一结构此前一直未被注意到。
地球包含两个核心层:固态内核和液态外核。地幔包围着地核。新发现的环形区域位于外核的顶部,正好是液态核心与地幔相接的地方。
研究的共同作者、ANU地球物理学教授Hrvoje Tkalčić指出,这一新发现区域内的地震波相较于外核其他部分的波速较慢。
“这个区域与赤道平面对齐,仅限于低纬度,并且呈现环形,”他解释道。
“我们无法确定其确切厚度,但我们估计它延伸至距离地核-地幔边界几百公里的深度。”
ANU的科学家与其采用集中于地震发生后第一小时信号的传统地震波观测方法不同,他们研究了多小时后波形的相似性,从而得出这一独特发现。
“通过分析这些波的传播路径以及它们通过外核的导航方式,我们能够重建它们的传播时间,清楚地显示出这个新发现的区域表现出较低的地震速度,”Tkalčić教授表示。
“这一异常结构在此之前一直未被注意到,因为早期研究仅仅观察了在重大地震后第一小时内的波,导致外核数据覆盖范围有限。”
“我们获得了更好的体积覆盖,因为我们研究了在重大地震后几个小时内的反射波。”
另一位研究共同作者、马小龙博士提到,这一发现有助于揭开与地球磁场动力学相关的一些谜团。
“外核行为的许多方面仍然存在问题,这需要地震学、矿物物理学、地球磁学和地球动力学等领域的合作。”马博士表示。
外核主要由液态铁和镍组成。这种导电液体的强烈运动产生了地球的磁场,环绕着我们的星球,保护所有生物免受有害的太阳风和辐射影响。
研究人员相信,深入了解外核的组成,包括较轻化学元素,对于理解磁场并预测其强度的潜在变化或减弱至关重要。
“我们的结果值得注意,因为液态核心内的低地震波速表明这些区域中存在较高浓度的轻元素,这些元素导致了它们的较慢速度。这些轻元素与温度变化相结合,有助于搅动外核中的液体,”Tkalčić教授进一步阐述道。
“磁场对于维持地球表面的生命至关重要。”
“地球磁场的动力学是科学界极为关注的课题,因此我们的发现可能促使进一步对地球及其他天体的磁场进行调查。”
这项研究发表在《科学进展》上。