弗吉尼亚理工大学研究者分析1977至1995年穆鲁罗瓦环礁地下核试验的地震波，发现穿过外地核的波数年里忽快忽慢，表明外地核并非纯液态，内部悬浮着大规模固态物质，还识别出新型地震波PKrKP。
地球内部大致分四层：炽热的固态内核，被液态金属的外地核包裹，再往外是黏稠的半固态地幔，最上面是薄薄的地壳。人类对这种结构的认识只有120年左右。地震仪普及后，地质学家靠P波和S波分辨地球内部物质：P波能穿过固体和液体，S波只能穿过固体。S波无法到达地球对侧，说明途中遇到了液态物质。
如今，一组冷战时期留下的数据给出了新细节。弗吉尼亚理工大学的周颖分析了1977至1995年间法国波利尼西亚穆鲁罗瓦环礁地下核试验产生的地震波。这些波穿过地球，被哈萨克斯坦的一个地震台站记录。核爆地点几乎相同，波的路径高度一致，不同年份的走时可以直接比较，相当于给地球内部在不同时间拍了一组快照。
结果发现，穿过外地核的波走时并不恒定：与1977年相比，1982和1983年快了约0.1秒，1988至1990年快了约0.15秒，到1995年又慢了约0.15至0.2秒。对穿行数千公里的地震波来说，这点差别意义重大，说明波经过的物质并不均匀，而且在30年间发生了移动。几年之间走时就出现变化，外地核内部比想象中更活跃。这套分析，好比当年发现P波S波所用方法的一次精细升级。
研究还识别出一种此前未被认识的地震波，命名为PKrKP。常见地震波穿过内核或被内核反射，PKrKP波却在外地核中部反射，正好用来分离出反映液态外地核变化的那段信号。研究者把它与走地幔的PP波对照，共分析了112对核试验记录，每对爆炸地点相距不足0.05度。
这些波为什么会在短短几年里忽快忽慢？变化的速度和规模指向同一个解释：外地核正在剧烈混合，这不是简单的温度起伏。周颖估计，南太平洋低纬度地区存在一个横向延伸超过700公里、厚约100公里的异常体，足以解释观测到的走时变化。它很可能是悬浮在液态金属中的固态物质，如同汤里漂浮的面包块。也就是说，外地核并非一个纯粹的液态金属池。
理解这种运动还有实际意义。地球磁场由外地核的流动产生，一旦流动模式改变，磁场的强度和方向都可能跟着变。此前南加州大学的研究也发现，外地核可能正在改变内核的形状，进而干扰磁场。
这项研究最特别之处在于时间尺度。以往的观测依赖相隔几十年的地震事件，信号往往难以与震源位置的不确定性区分。核试验则提供了受控、密集的重复震源。这些几十年前的爆炸在生态系统中留下严重破坏，但至少给了科学家一种倾听地球最深处运转的方式。
原文：https://www.sciencealert.com/all-those-nuclear-tests-decades-ago-have-revealed-something-new-about-our-planets-core