a szilárd belső mag (ábra. 1) bolygónk legtávolabbi és legtitokzatosabb része, a kéreg mellett pedig a Föld belsejének legkisebb “hivatalos” felosztása. 1936-ban fedezték fel (1), 1972-re pedig megállapították, hogy szilárd, bár nagyon kis merevséggel (2-4). 1993-ra megállapították, hogy kristályos (5)., A belső magot a föld többi részéből izolálja az alacsony viszkozitású folyadék külső magja, amely elfordulhat, bólogathat, ingadozhat, oszcillálhat, sőt átfordulhat, mivel csak lazán korlátozza a környező héjakat. Létezése, mérete és tulajdonságai a Föld középpontja közelében korlátozzák a hőmérsékletet és az ásványt. Anomális jellemzői között szerepel az alacsony merevség és viszkozitás (más szilárd anyagokhoz képest), az ömlesztett csillapítás, az extrém anizotrópia és a szuperrotáció (vagy deformáció; refs. 5–8)., A szeizmikus sebességből és a kozmikus bőségből tudjuk, hogy főleg vas-nikkel kristályokból áll, és a kristályoknak nagyfokú közös irányultságot kell mutatniuk. A belső mag várhatóan nagyon magas hő-és elektromos vezetőképességgel rendelkezik, nem számszerű alakú, frekvenciafüggő tulajdonságokkal rendelkezik; továbbá részben olvadt is lehet. Ez elengedhetetlen lehet A mágneses mező létezéséhez és a mező polaritásának megfordításához (D. Gubbin, D. Alfe, G. Masters, D. Price és M. Gillan, kiadatlan munka)., A belső mag fagyasztása és a szennyeződések kiűzése valószínűleg felelős a geodynamo táplálásáért. A belső mag azonban a Föld térfogatának kevesebb mint 1% – át teszi ki, és csak néhány szeizmikus hullám éri el és tér vissza a felszínre. A belső mag egy kis cél a szeizmológusok számára, a szeizmikus hullámok pedig torzulnak, ha az egész Földön áthaladnak, mielőtt elérnék. A Föld középpontja közelében lévő körülmények annyira szélsőségesek, hogy mind a teoretikusok, mind a kísérletezők nehezen tudják megkettőzni környezetét., Ennek ellenére a szeizmológusok, geokémikusok, dinamikusok, anyagkutatók és geodynamo-teoretikusok a belső maggal kapcsolatban nemrégiben élénk aktivitást mutattak. Szinte minden, amit a szeizmológiából vagy a közvetett következtetésből a belső magról ismertek vagy következtetnek, ellentmondásos. A PNAS e számában Ishii és Dziewoński (8) további intrikát és komplikációt ad a Föld középpontja közelében lévő jelenségeknek, és összetett történelmet javasolnak ennek a kis tárgynak.,

a bolygók differenciálódnak, amikor gravitációs energiát nyernek. Ennek a differenciálásnak az időzítése a földtudomány hosszú távú célja (9-13). A sűrűség rétegződése magyarázza a kéreg, a köpeny és a mag helyét., A belső mag valószínűleg a kémiai rétegződés eredménye is, bár a nyomás hatása az olvadáspontra szilárd belső magot hozna létre, még akkor is, ha kémiailag azonos lenne a külső maggal. Az alacsony sűrűségű anyagok kizárásra kerülnek, ha a megszilárdulás lassú, így a belső mag tisztább és sűrűbb lehet, mint a külső mag. Mivel a belső mag kristályosítja a külső mag hűti, az anyag tartott megoldást, felfüggesztés lemez, vagy rendezni, a mag köpeny határ, lehet, hogy be kell építeni a legalsó polcon., A köpenyt általában kémiailag homogén rétegként kezelik, de ez nem valószínű. Sűrűbb szilikátok, esetleg szilícium-és vasban gazdagok, szintén a köpeny alsó részei felé vonzódnak. A kéreg és a sekély köpeny anyagai izzadtak ki a földből, ahogy felhalmozódott, és némelyik látszólag soha nem volt egyensúlyban a maganyagokkal., A nyomás fizikai tulajdonságokra gyakorolt hatása arra utal, hogy a köpeny és a mag valószínűleg visszafordíthatatlanul rétegzett a felhalmozódáskor, hogy csak a köpeny Külső héjai vesznek részt olyan felszíni folyamatokban, mint a vulkanizmus és a lemeztektonika, és hogy jelenleg csak a mélyebb rétegek lépnek kölcsönhatásba a maggal.

a kéreg, a felső köpeny, az alsó köpeny, a mag és a belső mag a Föld belsejének tankönyv szerinti felosztása. A szeizmikus tomográfiát nagyméretű oldalirányú eltérések feltérképezésére használják ezekben a fő alkörzetekben., Nagyobb felbontású szeizmikus technikákat alkalmaztak a mag tetején és alján található kis méretű funkciók felfedezésére és feltérképezésére (14-16). A Föld belsejében található klasszikus határokat (6) mind a múlt század elején fedezték fel. Az 1960–as években a köpeny belső határait 400 és 650 km mélységben fedezték fel, és szilárd-szilárd fázisváltozásoknak tulajdonították (17), szemben a többi kémiai vagy megszilárdulási határral. Újabban valószínű kémiai diszkontinuitást találtak mélyen a köpenyben (16), egy másik pedig 900 km (18) közelében., Szeizmikus folytonossági hagyományosan által talált a tükörképemet fénytörés szeizmikus hullámok, de az utóbbi időben tényezők, mint például anizotrópia, csillapítás, szórás, spektrális sűrűség, valamint statisztikai decorrelations volna használni, hogy megtalálja a finomabb funkciók. A belső magban mélyen elhelyezkedő új régió az anizotróp mintázat (8) jellegének változását jelenti, amely alapvetően eltérő jelenséget jelenthet.

a régóta fennálló vita egy kihúzott (100 millió év) vs., úgy tűnik, hogy a Gyors (≈1 millió éves) földfelszíni felhalmozódás a rövidebb időskálák és a magas hőmérsékletű eredet javára oldódik meg. A geofizikai adatok a Föld gyors felhalmozódását és a mag korai kialakulását igénylik (9). Egészen a közelmúltig a gyors felhalmozódás ellentmond az eredményelméletnek és az izotópos adatoknak, de most ezek a tudományágak is előnyben részesítik a szerződéses időskálát. A különböző izotópok rövid időintervallumokat erősítettek meg a naprendszer kialakulása és a bolygók differenciálódási folyamata között (10-13)., Ez a megállapítás hatással van a belső mag korára és annak hűtési történetére.

három teljesen különböző mechanizmus létezik a bolygómag létrehozására. A homogén akkréciós hipotézis, a szilikátok, a fémek összegyűjti a tömény szennyezett együtt, de, ahogy a Föld melegszik, a nehézfémek mossa át lefelé, végül alkotó nagy sűrű felhalmozódjon, hogy a mosogató gyorsan közepe felé, figyelembe véve a siderophile elemek velük., A lineárisan akkréciós hipotézis, a tűzálló kondenzátumok (beleértve a vas, nikkel), a hűtés köd kezdenek kialakulni, a magja egy bolygó, mielőtt a nagy részét a szilikátok pedig illékony állnak rendelkezésre. A késő furnér hozzájárul az alacsony hőmérsékletű kondenzátumokhoz és gázokhoz, beleértve a vizet is, a naprendszer távoli részeiből. Végül, a nagy késői ütések hatékonyan és gyorsan beadhatják fémmagjukat az érintett bolygó középpontjába, és további elválasztást válthatnak ki a vasból a köpenyből. A Hold az egyik ilyen késői hatás mellékterméke., A magban lévő anyag tehát több eredetű és összetett múltra tekinthet vissza. A belső maggal kapcsolatos egyéb kérdések közé tartozik a kor, a növekedési sebesség, a sűrűség, a hőmérséklet, a textúra és a belső energiaforrások (refs. 8 és 19-21, valamint D. Gubbin, D. Alfe, G. Masters, D. Price és M. Gillan, kiadatlan munka).

a külső mag általában alacsony viszkozitása és a nyíróhullámok továbbítására való képtelensége miatt teljesen olvadtnak tekinthető. Azonban több mint 50% szuszpendált kristályt tartalmazhat, és még mindig folyadékként viselkedik., A belső mag határa ezután a geotherm keresztezését jelentheti az olvadási görbével (a hagyományos magyarázat) vagy egy tömörítési határral, ahol a szuszpenzió részecskesűrűsége meghaladja a küszöbértéket. Általában azt feltételezik, hogy a külső mag homogén, teljesen folyékony, turbulensen konvektál. A belső mag jelentős olvadékfrakciót is tartalmazhat, különösen akkor, ha a solidus és a liquidus között nagy az intervallum. Azt is javasolták, hogy a belső mag viszkózus folyadék vagy fémüveg (19)., Az anizotrópia új eredményei ezt valószínűtlenné teszik. A belső mag alacsony, kikövetkeztetett viszkozitása azt jelenti, hogy deformálódhat és konvektálható az árapály-és forgási feszültségek, valamint a külső magmozgások, valamint a belső feszültségek hatására. A belső mag egyike azon kevés helyeknek a belső térben, ahol az ember elvárhatja, hogy változásokat látjon az emberi időtávon. A köpeny tekintetében semirigid differenciál forgást mutathat, de valószínűbb, hogy nemrigid vagy műanyag deformáció. Az anizotrópia az ilyen deformáció vagy konvekció egyik mutatója.,

a kristályok anizotropikusak, és általában ülepítéssel, fagyasztással, átkristályosítással, deformációval és áramlással irányulnak. Ezért arra számítunk, hogy a Föld szilárd részei anizotropikusak lesznek a szeizmikus hullámok és más anyagi tulajdonságok terjedésére. Ezen elvárások ellenére a szeizmológia az 1960-as évekig az izotrópia feltételezésével folytatódott és virágzott. ezen a ponton kidolgozták a szeizmikus anizotrópia elméletét, és megfigyelések igazolták az elvárásokat (lásd referenciák a ref. 6)., Mindazonáltal a legtöbb szeizmológus figyelmen kívül hagyta az anizotrópiát egészen a közelmúltig a szeizmológia fejlődésében. Nem csak az anizotrópia hasznos eszköz a kompozíció, az ásványtan, a szeizmológia deformációjának meghatározására, de az izotrópián alapuló földi modellek teljesen rosszak lehetnek. Az anizotrópia nem egyszerűen egy kis perturbáció egy lényegében izotróp földre. A szeizmikus hullámsebességek irányfüggvényként történő változása nagyobb lehet, mint a hőmérséklet és az összetétel által okozott., A belső mag (8) esetében a behatoló szeizmikus hullámok szinte sugárirányban haladnak, így nagyon kevés információ nyerhető ki, kivéve az utazási idő változását azimuttal, például Egyenlítői vs.poláris utak, vagy az egyenlítői sík különböző irányaiban terjedő hullámok. A Fresnel zóna mérete korlátozza a legbelső mag szeizmikus felbontását is. Szerencsére a nagynyomású vaskristályok nagy anizotrópiával rendelkeznek (21, 22); ellenkező esetben keveset lehet mondani a belső mag heterogenitásáról vagy forgásáról/deformációjáról.,

a belső mag alakját és szövetét a köpeny gravitációs erői, a külső magból származó elektromágneses és viszkózus feszültségek, valamint a forgási és árapály feszültségek befolyásolják. Ezek a feszültségek visszafordíthatatlan műanyag áramlást, kristályigazítást és átkristályosodást okoznak. A szeizmikus anizotrópia egy eredmény.

a belső mag számos külső feszültségnek van kitéve, beleértve az orbitális és forgási paraméterek, az árapályok, a köpeny gravitációs vontatása, a külső mag viszkózus húzása és az elektromágneses erők változásait., Ez is generálhat belső feszültségek termikus és kémiai variációk, anizotróp és hűtés, és reagál ezekre a porózus áramlás, differenciál forgás, konvekció, és deformáció és létrehozása anyag anizotrópia. Az anizotrópia a belső mag fagyasztásával és a felszínén történő ülepítéssel is kialakulhat. A kis léptékű heterogenitás például megolvaszthatja a csatornákat vagy az exsolution szövetet, valamint nyilvánvaló anizotrópiát is generálhat.

a szilárd belső mag képződésének hagyományos magyarázata a lassú hűtés és a kristályosodás., Mivel az olvadási hőmérséklet a nyomással nő, a mag a középpontból kifelé megszilárdul. De ez a hatás azt is jelenti, hogy ahogy a nyomás növekszik a felhalmozódás miatt, a mag nyomás-fagyhat, amikor a Föld eléri a kritikus méretet, kivéve, ha nagy mennyiségű túlhevülés van. Bár tudjuk, hogy a mágneses mező ősi, és hogy egy szilárd és növekvő belső mag létezéséhez elengedhetetlen lehet, lehetséges, hogy a katasztrofális események, például a Holdképző hatás miatt a belső mag egy vagy több alkalommal megreformálódhat., A kezdeti túlhevülés és epizodikus növekedés valószínűleg megoldja a jelenlegi energiaproblémákat (ref. 20, és D. Gubbin, D. Alfe, G. Masters, D. Price és M. Gillan, kiadatlan munka). A jelenlegi dinamó táplálásához növekvő belső magra van szükség, de a gyors hűtés táplálhatta az ősi dinamót (D. Gubbin, D. Alfe, G. Masters, D. Price és M. Gillan, kiadatlan munka). A belső mag tehát sokkal fiatalabb lehet, mint a Föld. A belső mag heterogenitása és anizotrópiája segíthet a látszólag összetett történelem korlátozásában.,

a belső mag számos Geofizikai, geokémiai (23), mágneses és bolygóbeli problémát hordoz. Az anizotrópia nemcsak a magdinamikára ható fontos paraméter, hanem lehetővé teszi a belső mag jellemzését és megfigyelését is. Az anizotrópia nélkülözhetetlen eszközévé vált a szeizmológusok számára, nem pedig az a zavar, amelyet egyszer figyelembe vettek. A különbségek felfedezésének lehetősége a következő megjelenéskor szokatlan izgalmat kínál a legtöbb rutin feltérképezési törekvésben.