解开地核之谜

【美国《纽约时报》４月４日文章】题：地核也许是一个巨大的铁结晶体
各种新线索和新理论正使人们对地球上一个最神秘、最难进入的部分的了解更加深入，这个部分就是地球的内核。这些新线索和理论表明，这一大块固态铁呈结晶体结构，它也许与在地球表面看到的一系列磁场之谜有关。
这一大块金属的质地或纹理看来与木头非常相近。一些专家说，进一步说，它也许就是一个体积极大的固态结晶体结构。华盛顿卡内基研究所的地球物理学家罗纳德·科恩博士在接受采访时说：“我的假设是，它就像地球中心的一块钻石，只是一个单晶体。”’他正在用超级计算机模拟地核的结构。
科学家认为，地球内核的质地是能解开地球磁场之谜（诸如磁力线的特有偏移现象）的钥匙。另一项对地核的深入了解与磁极的变化有关，每过５０万年左右磁极的位置就要发生逆转，并且在转变过程中它似乎总是神秘地在地球的一定部位徘徊。
研究这一不合常规地区的主要方法，是用传感器探测地面的微弱震动，利用收到的这种震动信号，科学家可以标绘出震波的路径和方向。这些震波是从大地震中心辐射出来的，就像池塘里的波纹一样。
最近，经过１０年研究，跟踪这类地震波的地质学家已经取得了一致看法，认为一种奇怪的现象正在发生：那就是沿南北路径穿过地球内核的波的运动速度始终比沿东西路径穿过地核的波的速度快。这一速度差异大约为４秒。
科学家认为，造成这一速度不一致的原因在于地核的构成。这种被称为各向异性的方向差异在普通材料中很常见，并且它常常与弹性或导电性之类的物理特性有关。就地球内核来说，弹性波的方向差异被认为是提供了地核构成的某些线索。
发表在本期《科学》杂志上的一篇论文，提供了迄今为止了解这个谜的最好窗口。卡内基研究所的科恩博士及其佐治亚州理工学院的同行拉斯·斯蒂克斯鲁德进行了一系列计算。在这些计算中，他们仔细研究了在地心炽热温度和巨大压力下可能存在的各种形式的铁的变化。
在全国科学基金会的资助下，他们用匹兹堡超级计算机中心的克雷超级计算机进行了研究。他们的计算以名为密度函数理论的物理学方法为基础，该理论用数学方法模拟材料的电子结构并据此得出它们所有可观察到的特性。
铁可以形成三种已知结构的晶体，其中一种是紧紧排列在一起的六面体。它也有一个单铁原子被１２个邻近原子包围，但在这种情况下，它的单位形状是一个六面体棱柱。