為回答我們腳下究竟是什麼這一經典問題，美國普林斯頓大學的地震學家傑西卡·歐文（Jessica Irving）和一個國際團隊利用新數據和普林斯頓的超級計算機為地球的外核（地球深處的一個液態鐵區域）開發了一種新模型。該研究成果發表在6月27日的《科學進展》（Science Advances）雜誌上。
地球的外核在不斷地旋轉以維持地球的磁場，併為地幔提供熱量。“瞭解外核對於瞭解磁場的歷史至關重要。” 歐文說，“我們提供的模型——地球外核彈性參數（EPOC）——將會是一個背景模型，這是其他一切的基礎。” 研究人員將EPOC描述為對現有的初步地球參考模型（PREM）的一種外核更新，PREM是近40年前開發的，它反映了地球基本性質隨深度的變化情況。
該研究的關鍵數據來自“簡正模型”，該模型是在大地震之後，通常是7.5級或更高的地震後可以測量到的駐波。與大多數地震學家研究的體波和表面波不同，“簡正模型是整個地球同時發生的振動，這是一件令人驚奇的事情，以特有頻率響起來的地球就像個鈴鐺。”歐文說。
歐文表示，EPOC減少了對位於地核和地幔邊界處的“複雜的小層”的需求。近幾十年來，研究人員發現了PREM預測的體波速與他們發現的數據之間的差異，尤其是在核心的頂部，一些人認為，那裡一定隱藏著一個異常緩慢的層。他們認為，該異常緩慢的層的厚度應該是50英里到300英里。
“外地核對於地球的熱歷史和磁場都非常重要，其質量大約是地球質量的30%。相比之下，地殼是微不足道的。我們對地球深部的瞭解是如此之少——甚至是一些並不複雜的性質。我們只是在尋找變化緩慢的總體特性。”歐文說。
研究人員將狀態方程輸入普林斯頓的Tiger超級計算機集群，以產生數百萬可能的外核模型。歐文說，“每隔六秒鐘，我們就會產生一個新的模型。”然後，研究小組選取了最好的模型，並利用它們預測了整個地球在大地震後的震動頻率。
在講授簡正模型時，歐文用兩個鈴鐺做了比喻，一個是黃銅鈴鐺，一個是鋼鐵鈴鐺，它們都被塗成了白色。歐文說，“如果你搖響這些鈴鐺，你會聽到不同的音調，這會將告訴你它們是不同的材料。”“準確的頻率——地球在這些非常大的地震後震動的確切音高——取決於地球的物質屬性。就像我們無法透過鈴鐺上的油漆看到鈴鐺裡面，我們也無法透過行星看到裡面，但我們可以傾聽音高——這些地球觀測的頻率，並利用它們來推斷地球深處到底發生了什麼。”
來源：https://phys.org/news/2018-06-seismologists-massive-earthquakes-secrets-outer.html
閱讀更多 科技工作者 的文章
