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为回答我们脚下究竟是什么这一经典问题，美国普林斯顿大学的地震学家杰西卡·欧文（Jessica Irving）和一个国际团队利用新数据和普林斯顿的超级计算机为地球的外核（地球深处的一个液态铁区域）开发了一种新模型。该研究成果发表在6月27日的《科学进展》（Science Advances）杂志上。
地球的外核在不断地旋转以维持地球的磁场，并为地幔提供热量。“了解外核对于了解磁场的历史至关重要。” 欧文说，“我们提供的模型——地球外核弹性参数（EPOC）——将会是一个背景模型，这是其他一切的基础。” 研究人员将EPOC描述为对现有的初步地球参考模型（PREM）的一种外核更新，PREM是近40年前开发的，它反映了地球基本性质随深度的变化情况。
该研究的关键数据来自“简正模型”，该模型是在大地震之后，通常是7.5级或更高的地震后可以测量到的驻波。与大多数地震学家研究的体波和表面波不同，“简正模型是整个地球同时发生的振动，这是一件令人惊奇的事情，以特有频率响起来的地球就像个铃铛。”欧文说。
欧文表示，EPOC减少了对位于地核和地幔边界处的“复杂的小层”的需求。近几十年来，研究人员发现了PREM预测的体波速与他们发现的数据之间的差异，尤其是在核心的顶部，一些人认为，那里一定隐藏着一个异常缓慢的层。他们认为，该异常缓慢的层的厚度应该是50英里到300英里。
“外地核对于地球的热历史和磁场都非常重要，其质量大约是地球质量的30%。相比之下，地壳是微不足道的。我们对地球深部的了解是如此之少——甚至是一些并不复杂的性质。我们只是在寻找变化缓慢的总体特性。”欧文说。
研究人员将状态方程输入普林斯顿的Tiger超级计算机集群，以产生数百万可能的外核模型。欧文说，“每隔六秒钟，我们就会产生一个新的模型。”然后，研究小组选取了最好的模型，并利用它们预测了整个地球在大地震后的震动频率。
在讲授简正模型时，欧文用两个铃铛做了比喻，一个是黄铜铃铛，一个是钢铁铃铛，它们都被涂成了白色。欧文说，“如果你摇响这些铃铛，你会听到不同的音调，这会将告诉你它们是不同的材料。”“准确的频率——地球在这些非常大的地震后震动的确切音高——取决于地球的物质属性。就像我们无法透过铃铛上的油漆看到铃铛里面，我们也无法透过行星看到里面，但我们可以倾听音高——这些地球观测的频率，并利用它们来推断地球深处到底发生了什么。”
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编译：冰融 审稿：阿淼 编辑：张梦
来源：https://phys.org/news/2018-06-seismologists-massive-earthquakes-secrets-outer.html
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