地球内核表面精细结构及其随时间变化

地球内核在其增长过程中产生潜热并释放轻元素，为外核的热化学对流提供了驱动力。外核对流则是地球磁场产生的起因，这也是一个被爱因斯坦认为物理学中尚未解决的重大问题之一。最近的两大发现，内核顶部的地震波速度和衰减特性呈现东西半球之差异及内核半径随时间而变化，从根本上改变了我们对内核的形成过程的认知和对外核对流的驱动力的理解。这些发现同时揭示，探索内核表面精细结构及其随时间的变化是理解内核固化，外核的热动力学过程以及地磁发电机的关键。本项目将勾画出全球范围内内核表面随时间的变化，内核表面的精细结构，东西半球边界的精细过渡结构及其随时间的变化，内核地形起伏，以及内核顶部的地震散射体。此项研究将提高我们对内核的固化过程，内核边界的物理机制及热动力过程，外核对流的驱动力，以及地磁发电机的产生机制的认识和理解。此研究同时还将进一步探索内核特性随时间变化与当今地磁场变化的联系以及验证内核地幔差异旋转的假说。

地球内核在其增长过程中产生潜热并释放轻元素，为外核的热化学对流提供了驱动力。外核对流则是地球磁场产生的起因，这也是一个物理学中尚未解决的重大问题之一。地震学探索内核表面精细结构及其随时间的变化是理解内核固化，外核的热动力学过程以及地磁发电机的关键。本项目包括了两个方面的研究内容：1）地球内核表面形状、特性和区域变化， 2）地球内核边界随时间的变化。 我们的研究发现了地球内核表面的一系列新的属性：1）内核边缘存在形状不规则现象，2）內外核界面在鄂霍次克海西南部区域存在一个厚度约为5公里的糊状层， 3）内核表面在非洲区域呈现阶段性的时间变化，在很短时间尺度内（几年甚至更短）交替地增长和收缩，且呈现时间变化的内核区域快速地迁移。同时，我们综合地震资料研究了全球地球内核表面的精细结构和地球内核表面近20年间在全球范围的时间变化特点。研究表明，内核表面的精细结构随区域而变化，在不同区域分别展现平坦，地形起伏或糊状层。近20年间，地球内核表面随时间的变化主要发生在非洲，南美或者美国，以及彭林环礁下方，而其他内核表面区域则保持稳定。上述研究结果表明，产生地磁场的驱动力随区域不同而变化，同时具有阶段性释放，快速迁移和交替改变方向的特点。