偏心的地球——地球的內部的“心臟”沒有在地球的正中央！

科學研究發現，地球的心臟——地核並不在地球的正中央，而是偏向於西半球。

地球的心臟怎麼會長歪了？

大家知道，地核分為內核和外核，外核是融熔的液體金屬，內核是固態金屬。內核直徑有1200千米，形成於數十億年前炙熱的地球開始冷卻、重金屬開始下沉之際。此後它開始緩慢增長，原因是它會從外核吸收和固化熔鐵。

由此看來，內核和外核的界限涇渭分明，輕的液體在外層，重的固態金屬在內層。理論上地球內核應該吸收外核的鐵，使之結晶成為固態，並且越來越大。

但是，最近的研究表明，地球內核也在時刻熔化。這一過程就像跑步機，固態鐵一直向東“運動”，到達東部邊緣後開始熔化。

換顆“心臟”只需一億年

長期以來，科學家無法解釋地核的運動方式。研究地球內部的難度在於我們沒有辦法從中取樣。那麼，科學家又是如何推知地球內部結構的呢？

通過隕星成分的分析和對地震波的觀察，得出地核主要是由鐵組成的。最近，法國里昂大學一個研究小組在模擬地核內鐵鎳顆粒的狀態中發現，固態的地核正處於不斷地更新之中：它在美洲大陸下的部分在不斷凝固，在亞洲板塊下的部分卻在不斷熔化。只需一億年，這個鐵球將會完全更新一次。

然而，地球目前的壽命已超過45億歲，它卻仍有一顆年輕的“心臟”。之前地球物理學家一直認為，這個位於地球中心、直徑2500千米的內核固體鐵球，處於包圍着它的外核鐵水中央，並隨着整個地核的冷卻逐漸擴大。

地心距離地表6000千米，承受着5000℃的高温和300萬倍大氣壓的壓強，一顆被鐵水海洋所包圍的巨大鐵球就藏身於此。液態地核之外，就是從我們腳下30千米到2900千米，由固體礦物質組成的地幔。再往外就是地殼，它又被分成好幾個地震帶，地震波能橫穿地球直達地心。

從地震波的傳播速度能夠推斷出它所穿過介質的性質。我們知道，介質越堅硬，地震波傳播得越快。這些地震波不僅能幫助我們瞭解到地表之下物質層的構造，而且也能使我們通過其奇異的表現，發現地球內部的秘密。

科學家發現，在液態地核內側、固態地核邊緣，地震波表現出一種不合常理的減速。這似乎反映出液態地核250千米最深處的物質密度更大，這讓科學家困惑不已。據此前的觀測，鐵在結晶時會向固體內核周圍拋出一些輕元素，這些元素則會逃逸到液態地核中，所以這裏完全不應該出現更重的元素。

而深入到固態地核內部，地震波的表現就變得更加奇怪，會出現一種反常現象：地震波在南北向上比在東西向上傳播得更快。更奇怪的是，這種不規律性在美洲大陸下方的內核西半球表現得比在亞洲下方的東半球更明顯。

不過，第三個怪異現象是，在內核最外層的100千米也就是固態地核與液態地核交界處，地震波的速度無論在南北向還是東西向都是相同的。奇怪的是，地震波在該層西半球的傳播速度卻表現出比東半球慢。

迷失方向的三個謎團

密度很大的液體層、彈性的各向異性（在不同方向上的力學和物理性能不同）和東西兩半球不對稱，即使是地核專家在這三個問題上也迷失了方向，除非有一種統一理論同時解決它。目前科學家有了一個完美的假説：固體內核不是從中心開始有規律地向外增長，而是在中美洲下方開始凝為固體，然後慢慢向東移動，最後在亞洲下方熔化。由於熔化的速度稍慢於凝固的速度，內核半徑每年都在增加，這樣它就與內核冷卻模型所預測的一樣。這種平行移動的想法太讓人驚異。地球是圓的，地核是圓的，內核也是圓的，所以長期以來人們一直認為地球內部都是在做“同心圓運動”。這與我們的直覺完全背道而馳，可是地震波確鑿顯示了內核形態上的不對稱性。

這樣，地核平行移動的理論可以解釋那三個長期困擾地球物理學家們的巨大謎團。首先，地核平行移動可以解釋在液態地核內側的稠密物質層。我們知道，組成地核的物質大部分是鐵，但是還有其他更輕的元素如硫、硅、氧等。就像海水結成的冰幾乎不含鹽一樣，結晶過程中鐵也會驅逐周圍其他密度較低的元素。當這些不含輕元素的鐵再次熔化時，它們就會形成比液態地核密度更高的液體。難道這不是稠密物質層形成的原因嗎？

地核平行移動理論還可以解釋另外一個怪現象，那就是內核東西半球不對稱性。地震波之所以在內核的東半球比在西半球傳播得更快，那是因為在西半球形成的晶體是小顆粒的，這些小顆粒在向東遷移的過程中才慢慢變大。地震波會被小顆粒阻礙，然而它也能很快地穿過大的顆粒。如果鐵晶體是在向東移動的過程中通過聚集左右的晶體而增大的話，那麼地震波在西邊穿過的應是小顆粒，而在東邊穿過的則是大的顆粒。根據地震波觀測數據推斷，西半球顆粒直徑在300至700米之間，而在東半球則是7至15千米。

至於第三個地球內部的各向異性在西半球比在東半球更明顯。我們通過地核平行移動理論不難發現這主要是受温度的影響，不斷增大的內核在高温下漸漸失去了它的各向異性，所以在內核東半球就會出現各向異性減弱的跡象。

從動力學觀點上看，內核是很不穩定的。只要稍微被擠壓一下，它就會繼續向前並且永遠在一邊結晶而在另一邊熔化。那麼，內核這種平行移動理論的起因又是什麼呢？

唯一能夠解釋內核如此規模向東移動的只有萬有引力。因為內核的西邊比東邊稍冷一些，其密度也就稍大一些，為了保持整體平衡，內核的中心就會向東偏離。因而內核也就會在這一頭熔化，而同時在另外一頭凝固。於是，地球的心臟便越來越歪了。