地震所揭示的地球内部构造
为穿越行星的颤动计时,一个隐藏的地核便在其中心浮现。
世界这一头的一场地震,会微弱地到达那一头——而正是从「它迟到了多久」里,奥尔德姆找到了一个藏在地球中心的核。
地球中心的一颗心
大地震一发生,就把波送进整颗行星,而不只是绕着它的表面跑。有两种波穿过深部岩石:快速的「一推一拉」波,和较慢的「左右摇摆」波。到 1906 年,散布全球的地震仪正在它们漫长旅程之后捕到这些波,每一次到达都盖着一个时刻。
理查德·奥尔德姆把这些时刻对着距离排开,察觉到不对劲。那些不得不穿过地球最深处的波,到得迟了——比「行星自表及心都是同一种东西」时它们该到的时刻更迟。最简单的解释是:中心有一个独立的核,由更致密的物质构成,波在其中走得更慢。地球有一颗隐藏的心,而你能从时刻里把它听出来。
从一场印度地震,到地球的中心
奥尔德姆是一位英裔爱尔兰地质学家,曾在印度地质调查所工作多年。他的转折点,是 1897 年那场灾难性的阿萨姆大地震,他以前所未有的细致记录了它;从那些记录里,他学会了分辨不同波型各自的到达——这是他同代人多半不具备的本事。
回到英格兰后,他从世界日渐扩张的台网里收集远方地震的地震图,做着耐心的记账:哪一种波、多远、多久。最大距离上那些迟到的到达,正是线索。他没有把它们当作误差打发掉,而是循着它们走向一个惊人的结论,并在 1906 年发表——这是头一回,有人仅凭地震,便证明了地球有一个核。
它为何重要
没有人能挖到地球的中心;最深的钻孔,连地壳都只是刚刚划出一个凹痕。奥尔德姆证明了我们不必去挖。地震的波,去到一切钻头去不了的地方,又用到达的时刻把消息带回。他把整颗行星,变成了一件你可以从外部去检视的东西——并找到了它最大的内部分界,地幔与地核之间的边界,而此后每一幅深部地球的图像,都建立在它之上。
就像敲墙,去找墙后的梁
沿着墙敲一敲,听:在灰泥背后藏着木梁的地方,声音会变,于是你能凭「敲声如何回来」去测绘你看不见的东西。奥尔德姆用地震敲地球,用地震仪去听。在回来的敲声迟到的地方,他便知道,那束波在深处穿过了某种不同的东西——再把这延迟,追溯到一个谁也永远到不了的核。
它落在何处
奥尔德姆开启了一段「从颤动里读懂深部地球」的接力:他于 1906 年找到地核,安德里亚·莫霍洛维契奇于 1909 年找到地壳—地幔边界,本诺·古登堡量出地核有多深,哈罗德·杰弗里斯证明它的外层是液态,而英厄·莱曼——同样在本馆——在其中找到了一颗固态内核。它与本馆里其他学人读懂行星的方式并立:赫顿、莱尔在岩石的缓慢时间里,魏格纳、赫斯在移动的海床里。他们合力,把地球从一个不透明的球,变成了一具有着已知解剖结构的身体。