一个世纪前，科学界几乎不知道地球有地核。今天，我们被地核及其与地球其他部分的联系所吸引。事实上，我们正处于核心研究的黄金时代。

核心的总体形状

到了19世纪90年代，从地球对太阳和月球引力的反应来看，我们知道这颗行星有一个稠密的核心，可能是铁。1906年，理查德·迪克森·奥尔德姆发现地震波穿过地心的速度比穿过地幔的速度慢得多，因为地心是液态的。

1936年，英格·莱曼（Inge Lehmann）报告说，有东西从地核内部反射地震波。很明显，铁心是由一层厚厚的铁水壳组成的，外层铁心的中心是一个较小的实心内核。它是固体，因为在这个深度，高压克服了高温的影响。

2002年，哈佛大学的Miaki Ishii和Adam Dziewanski发表了600公里宽的“最内层内核”的证据。2008年，宋夏东和孙新雷提出了一个直径约1200公里的不同内核。在其他人确认这项工作之前，这些想法无法发挥多大作用。

无论我们学到什么，都会提出新的问题。液态铁一定是地球磁场的来源——地磁，但它是如何工作的呢？为什么geodynamo会随着地质时期的变化而翻转，改变磁场的南北方向？熔融金属与岩石地幔相遇的地核顶部会发生什么？答案在20世纪90年代开始出现。

研究核心

我们进行核心研究的主要工具是地震波，特别是来自2004年苏门答腊地震等大型事件的地震波。振铃式的“正常模式”使地球以你在一个大肥皂泡中看到的那种运动方式脉动，这对研究大规模的深部结构很有用。

但一个大问题是非一致性，任何给定的地震证据都可以用多种方式解释。穿过地核的波也会穿过地壳至少一次，穿过地幔至少两次，因此地震记录中的一个特征可能起源于几个可能的地方。必须交叉检查许多不同的数据。

当我们开始在计算机上用真实的数字模拟地球深部时，以及当我们在实验室用金刚石顶砧细胞再现高温和高压时，非均匀性的障碍有所减弱。这些工具（以及一天的长度研究）让我们能够窥视地球的各个层面，直到我们最终能够思考地核。

核心是由什么组成的

考虑到整个地球平均由我们在太阳系其他地方看到的相同物质混合物组成，核心必须是铁金属和一些镍。但它的密度比纯铁低，所以大约10%的铁心一定是较轻的。

关于轻元素是什么的想法一直在演变。长期以来，硫和氧一直是候选元素，甚至氢也被考虑在内。最近，人们对硅的兴趣越来越高，因为高压实验和模拟表明，硅在铁水中的溶解效果可能比我们想象的要好。下面可能不止一个。提出任何特定的配方都需要很多巧妙的推理和不确定的假设，但这一主题并非超越所有猜测。

地震学家继续探测内核。地核的东半球与西半球在铁晶体排列方式上似乎有所不同。这个问题很难解决，因为地震波必须从地震中直接传播，穿过地心，到达地震仪。恰好排列正确的事件和机器是罕见的。而且效果很微妙。

核心动力

1996年，宋夏东和保罗·理查兹证实了一项预测，即地核的自转速度略快于地球其他部分。地球发电机的磁力似乎是罪魁祸首。

随着地质时间的推移，地核随着整个地球的冷却而增长。在外核的顶部，铁晶体冻结，雨水进入内核。在外核的底部，铁在压力下冻结，带走了大部分镍。剩下的铁水较轻，并上升。这些上升和下降的运动与地磁力相互作用，以每年20公里左右的速度搅动整个外核。

水星也有一个大的铁心和一个磁场，尽管比地球弱得多。最近的研究表明，水星的核心富含硫，类似的冻结过程会搅动它，伴随着“铁雪”的下降和含硫液体的上升。

1996年，加里·格拉茨梅尔（Gary Glatzmaier）和保罗·罗伯茨（Paul Roberts）的计算机模型首次再现了地球动力学的行为，包括自发反转，核心研究激增。好莱坞在动作片《核心》中使用格拉茨梅尔的动画，给了格拉茨梅尔意想不到的观众。

Raymond Jeanloz、Ho Kwang（David）Mao和其他人最近的高压实验室工作为我们提供了关于核幔边界的线索，液态铁与硅酸盐岩石相互作用。实验表明，核材料和地幔材料经历了强烈的化学反应。这是许多人认为地幔柱起源的地区，上升形成夏威夷群岛链、黄石公园、冰岛和其他地表特征。我们对核心了解得越多，它就越接近。

PS：核心专家组成的小型紧密团队都属于SEDI（地球深部内部研究）小组，并阅读其《深部地球对话通讯》。他们还利用Core特别局的网站作为地球物理和书目数据的中央存储库。