Det indre kjerne som er fast (Fig. 1) er de mest avsidesliggende og gåtefulle del av planeten vår, og, ved siden av jordskorpen, er den minste «offisielle» underavdeling av Jordens indre. Det ble oppdaget i 1936 (1), og i 1972 ble det etablert at det var solid, om enn med en svært liten stivhet (2-4). I 1993 hadde blitt etablert at det var krystallinsk (5)., Den indre kjernen er isolert fra resten av Jorden ved lav viskositet flytende ytre kjerne, og det kan rotere, nikke, ustø, precess, svinge, og selv flip over, blir bare løst bundet av de omkringliggende skjell. Dens eksistens, størrelse og egenskaper begrense temperaturen og mineralogi nær sentrum av Jorden. Blant sine avvikende egenskaper er lav stivhet og viskositet (sammenlignet med andre tørrstoff), bulk demping, ekstreme anisotropy, og superrotation (eller deformasjon; refs. 5-8)., Fra seismiske hastigheter og kosmisk abundances, vet vi at det består hovedsakelig av jern-nikkel-krystaller, og krystallene må vise en stor grad av felles retning. Den indre kjernen er spådd til å ha svært høy termisk og elektrisk ledningsevne, en nonspherical form og frekvens-avhengige egenskaper, også, det kan være delvis smeltet. Det kan være avgjørende for eksistensen av det magnetiske feltet og for polaritet reversering av dette feltet (D. Gubbin, D. Alfe, G. Masters, D. Pris, og M. Gillan, upublisert arbeid)., Frysing av den indre kjerne og utvisning av urenheter er sannsynligvis ansvarlig for drift av geodynamo. Likevel, den indre kjerne representerer mindre enn 1% av volumet av Jorden, og bare et par seismiske bølger noen gang til å nå det og gå tilbake til overflaten. Den indre kjernen er et lite mål for seismologer, og seismiske bølger er forvrengt ved å passere gjennom hele Jorden før de nådde det. Forholdene i nærheten av center of the Earth er så ekstreme at både teoretikere og forskere har problemer med å duplisere sine omgivelser., Likevel, det har vært en fersk forfjamset av aktivitet om den indre kjerne av seismologer, geochemists, dynamicists, materialer forskere, og geodynamo teoretikere. Nesten alt som er kjent eller utledes om de indre kjerne fra seismikk eller indirekte slutning er kontroversielt. I dette nummeret av PNAS, Ishii og Dziewoński (8) legge til flere intriger og komplikasjon til fenomener nær sentrum av Jorden, og de foreslår en kompleks historie for denne liten gjenstand.,

Planeter skille som de accrete og få gravitasjonsfelt energi. Tidspunktet for denne differensieringen er en langvarig mål for geovitenskap (9-13). Tetthet lagdelingen forklarer plasseringen av jordskorpa, mantelen og kjernen., Den indre kjernen er trolig også et resultat av kjemiske lagdeling, selv om effekten av press på smeltepunkt ville generere en fast indre kjerne, selv om det var kjemisk identisk med den ytre kjernen. Lav tetthet materialer er utelukket når størkning er treg, så den indre kjerne kan være renere og tettere enn den ytre kjernen. Som den indre kjerne crystallizes og ytre kjerne kjøler, materialet som ble holdt i løsning og suspensjon vil plate, eller bosette seg, i kjernen mantelen grensen, og kan bli innlemmet i den nederste mantelen., Mantelen er vanligvis behandles som en kjemisk homogene lag, men dette er lite sannsynlig. Tettere silikater, muligens silisium – og jern-rik, også bevege seg mot de nedre delene av mantelen. Jordskorpens og grunne kappe materialer ble svettet ut av Jorden som det accreted, og noen var tydeligvis aldri i likevekt med kjernemateriale., Effekten av press på fysiske egenskaper innebærer at mantelen og kjernen sannsynligvis stratifisert irreversibelt på belegg, at bare den ytre skall av mantelen delta i overflaten prosesser som vulkanisme og platetektonikk, og at bare de dypere lag for tiden samhandle med kjernen.

skorpen, øvre mantelen, nedre mantel-kjerne, og indre kjerne er læreboken undergrupper av Jordens indre. Seismisk tomografi er brukt til å kartlegge i stor skala laterale variasjoner i disse store undergrupper., Høyere oppløsning seismiske teknikker har blitt brukt til å oppdage og kartlegge små-skala funksjoner på toppen og bunnen av kjernen (14-16). Den klassiske grenser inne i Jorden (6) alle ble oppdaget i første del av forrige århundre. I 1960-årene, grenser interne å mantelen ble oppdaget i dypet av 400 og 650 km og ble tilskrevet solid fast fase endringer (17), i motsetning til de andre som er kjemisk eller størkning grenser. Mer nylig, en sannsynlig kjemiske diskontinuitet ble funnet dypt nede i mantelen (16), og en annen ble utledet i nærheten 900 km (18)., Seismiske diskontinuiteten faller konvensjonelt funnet av refleksjon og brytning av seismiske bølger, men nylig faktorer som anisotropy, demping, spredning, spectral density, og statistisk decorrelations har blitt brukt for å finne mer subtile funksjoner. Den nye regionen dypt i den indre kjernen representerer en endring i karakteren av anisotropy mønster (8), og kan representere et fundamentalt forskjellige fenomen.

Den langvarige striden om en trukket ut (100 millioner år) vs., en rask (≈1 million år) terrestriske accretion synes å være løse seg i favør av kortere tidsskalaer og en høy temperatur opprinnelse. Geofysiske data krever rask belegg av Jord og tidlig dannelsen av kjernen (9). Inntil nylig, rask belegg har vært på kant med accretional teori og isotopisk data, men nå, i disse disiplinene er også favorisere en kontrakt tidsskala. En rekke isotoper har bekreftet kort tid intervaller mellom dannelsen av solsystemet og planetarisk differensiering prosesser (10-13)., Dette funnet har betydning i en alder av den indre kjerne og dens kjøling historie.

Det er tre ganske forskjellige mekanismer for å lage en planetens kjerne. I homogene belegg hypotese, den silikater og metaller accrete sammen, men når Jorden varmes opp, tungmetaller sive nedover, og til slutt danne store, tette ansamlinger som synke raskt mot midten, tar siderophile elementer med dem., I uensartet accretion hypotese, ildfaste kondenskjerner (blant annet jern og nikkel) fra en avkjølende tåken begynner å danne kjernen i en planet før hoveddelen av silikater og volatiles er tilgjengelig. Slutten av finer bidrar lav temperatur kondenskjerner og gasser, inkludert vann, fra de ytterste delene av solsystemet. Til slutt, stort sent konsekvenser kan effektivt og raskt å injisere sin metallic kjerner til midten av det berørte planet og utløse ekstra separasjon av jern fra mantelen. Månen er et biprodukt av en av disse slutten av konsekvenser., Materialet i kjernen kan derfor ha flere opprinnelse og en kompleks historie. Andre problemer angående den indre kjerne innebære sin alder, vekst, tetthet, temperatur, struktur og indre energi kilder refs. 8 og 19-21, og D. Gubbin, D. Alfe, G. Masters, D. Pris, og M. Gillan, upublisert arbeid).

Den ytre kjernen er vanligvis ansett for å være helt smeltet på grunn av sin lave viskositet og manglende evne til å overføre skjærbølger. Men, det kan inneholde mer enn 50% suspendert krystaller og fortsatt oppfører seg som en væske., Grensen for den indre kjernen så kan representere kryssing av geotherm med å smelte kurve (konvensjonell forklaring) eller en komprimering grensen der partikkelen tetthet av slurry overstiger en terskel. Det antas vanligvis at den ytre kjernen er homogen, helt flytende, og convects turbulent. Den indre kjernen kan også inneholde en betydelig smelte brøkdel, spesielt hvis det er et stort intervall mellom solidus og liquidus. Det har også blitt foreslått at den indre kjernen er en tyktflytende væske eller en metallisk glass (19)., Den nye resultater på anisotropy gjør dette lite sannsynlig. Den lave, utledes viskositet av den indre kjerne betyr at det kan deformeres og convect er påvirket av tidevannet og roterende stress og ytre kjerne bevegelser, så vel som fra internt genererte påkjenninger. Den indre kjernen er en av de få stedene i innlandet hvor man kan forvente å se endringer på en menneskelig tidsskala. Det kan vise semirigid differensiell rotasjon med hensyn til mantelen, men også, og mer sannsynlig, nonrigid eller plastisk deformasjon. Anisotropy er en indikator på en slik deformasjon eller konvektorer.,

Krystaller er anisotrop og har en tendens til å være orientert ved sedimentering, frysing, recrystallization, deformasjon og strømning. Derfor forventer vi solid deler av Jorden for å bli anisotrop for utbredelsen av seismiske bølger og andre vesentlige egenskaper. Til tross for disse forventningene, seismologi fortsatte og blomstret med den forutsetning av isotropy til 1960-tallet. På dette punktet, teorien for seismiske anisotropy ble jobbet ut og observasjoner bekreftet forventningene (se referanser i ref. 6)., Likevel, de fleste seismologer ignorert anisotropy inntil ganske nylig i framgang i seismologi. Ikke bare er anisotropy et nyttig verktøy for å bestemme sammensetning, mineralogi, og deformasjon fra seismikk, men Jorden modeller basert på isotropy kan være helt feil. Anisotropy er ikke bare en liten uro til en hovedsak isotropic Jorden. Variasjonen av seismisk bølge hastighet som funksjon av retning kan være større enn de som er forårsaket av temperatur og sammensetning., I tilfelle av den indre indre kjerne (8), gjennomtrengende seismiske bølger reise nesten radielt, så veldig lite informasjon er data, unntatt variant av reisetid med azimuth, f.eks., ekvatorial-vs. polare baner, eller med bølger forplanter seg i ulike retninger i ekvatorial-flyet. Størrelsen på Fresnel-sonen begrenser også seismisk oppløsning av den innerste kjernen. Heldigvis, høyt trykk strykejern krystaller har en stor anisotropy (21, 22); ellers lite kan sies om mangfold eller rotasjon/deformasjon av den indre kjerne.,

Den form og stoff av den indre kjerne er påvirket av gravitasjonelle krefter fra mantelen, elektromagnetiske og viskøse spenninger fra den ytre kjernen, og rotasjons-og tidevanns påkjenninger. Disse understreker føre til irreversible plastisk flyt, crystal justering og recrystallization. Seismiske anisotropy er ett resultat.

Den indre kjernen er utsatt for en rekke eksterne påkjenninger som involverer variasjoner i orbital og roterende parametre, tidevann, gravitasjonsfelt taubåter fra mantelen, tyktflytende dra av den ytre kjernen, og elektromagnetiske krefter., Det kan også generere interne spenninger av termiske og kjemiske variasjoner, anisotropy og kjøling, og svarer til disse ved porøse flow, differensiell rotasjon, konvektorer, og deformasjon og etablering av materiale anisotropy. Anisotropy kan også dannes ved frysing av den indre kjerne og sedimentering på overflaten. Små-skala mangfold, for eksempel, kan smelte tv eller exsolution stoff, og kan også generere tilsynelatende anisotropy.

Den konvensjonelle forklaring på dannelsen av fast indre kjerne innebærer langsom avkjøling og krystallisering., Fordi den smeltende temperaturen øker med trykket, kjernen vil stivne fra midten og utover. Men denne effekten betyr også at når trykket øker på grunn av belegg, kjernen kan presse-fryse når Jorden har nådd et kritisk størrelse, med mindre det er en stor mengde overopphetingsmålinger. Selv om vi vet at det magnetiske feltet er gamle og at en solid og voksende indre kjerne kan være avgjørende for dens eksistens, er det mulig at katastrofale hendelser slik som Månen-forming påvirkning kan ha forårsaket den indre kjernen til reform, en eller flere ganger., Første overopphetingsmålinger og episodisk vekst vil kunne løse noen av dagens energi problemer (ref. 20, og D. Gubbin, D. Alfe, G. Masters, D. Pris, og M. Gillan, upublisert arbeid). En voksende indre kjerne som er nødvendig for å drive den aktuelle dynamo, men rask avkjøling kan ha drevet den gamle dynamoen (D. Gubbin, D. Alfe, G. Masters, D. Pris, og M. Gillan, upublisert arbeid). Den indre kjernen kan derfor være mye yngre enn Jorden. De forskjeller som finnes og anisotropy av den indre kjerne kan hjelpe begrense sin tilsynelatende komplekse historie.,

Det indre kjerne som har peiling på et bredt utvalg av geofysiske, geokjemiske (23), magnetisk felt, og planetarisk problemer. Anisotropy er ikke bare en viktig parameter peiling på core dynamikk, men det gjør det også mulig å beskrive og overvåke den indre kjerne. Anisotropy har blitt en uunnværlig verktøy for å seismologer, heller enn å bry det var en gang vurdert. Og utsiktene til å finne forskjeller neste gang ser vi tilbyr en spenning uvanlig i de fleste rutinemessig kartlegging bestrebelser.