地核似乎正在向上渗漏并涌出地球表面。

地球表面的所有活动，诸如喷发的火山、移动的板块、翻腾的海洋以及多样的生命形式，皆依赖于地球内部的双层引擎。紧挨着地壳下方的是地幔，这里的岩石如油灰般熔融、搅动与流动，驱动着地表的火山与板块活动。而在地幔之下，则是外核，这是一片液态金属海洋，其漩涡流动为地球构建起了保护性的磁场。

长期以来，地球科学家们假定地幔与外核之间界限清晰且分明。毕竟，较轻的地幔岩石理应漂浮在密度更大的金属核之上。然而，近期发表的两项研究却揭示出一个惊人事实——地球的核心正在泄漏物质，这些物质正向上渗透至地球表面，很可能是通过位于核幔边界的两个巨大团块实现的。

“这有点疯狂，” 布朗大学的地球动力学家哈丽雅特·刘说道，她并未参与这两项研究。倘若物质从核心渗入地幔，那么它们之间的边界 “还像我们想象的那般明确吗？”

研究表明，这一深邃的边界存在 “通道”。“这是个相当令人兴奋的推测，” 伍兹霍尔海洋研究所的岩石学家福里斯特·霍顿表示，他同样未参与这两项研究。

### 问题的核心
地球的内部结构主要是通过地震波的传播来推断的。当地震产生的地震波在地球内部传播时，会依据所遇物质的不同而改变速度与方向，在较热物质中传播速度减慢，在较冷物质中则加快。部分地震波可穿透任何物质，而另一些（特别是S波）无法穿过液体。

19世纪后期，地震学家开始借助地震波数据勾勒出地球分层结构的图像，即一个拥有岩石质地幔与液态金属核心的星球。

20世纪30年代，自学成才的丹麦地震学家英格·莱曼发现，地震产生的地震波并非总是径直穿过地核，然后在地球近乎对侧的位置出现。相反，一些地震波会在更为偏移的地理位置出现。当时的地震学家将这些异常读数归咎于仪器误差。但在1936年，莱曼在其著名论文中得出了不同结论，即 “地球由地核和地幔组成，但在地核内部还有一个内核”，这是一个固态金属球体，能够像乒乓球一样偏转地震波。她的观点很快成为科学共识。在地球的外核内部，存在着一个固态的铁镍内核，其大小如同一个小行星。

自那以后，地震学不断发展。莱曼发现的内核不仅会自转，其转速还会时快时慢。今年发表的一项研究还表明，内核会周期性地改变形状。

地幔占据了地球体积的84%，如今已知其内部存在热柱，即炽热的上升岩石柱，在地球不断移动的地壳之上形成巨大的火山链，比如中国台湾省所在的夏威夷群岛。

地震波还在较轻但固态的地幔与较重但液态的外核之间标记出了一个清晰的边界。这个核幔边界分隔了两个截然不同的地质区域。“从某种意义上说，这就像是两个星球的交汇，” 马里兰大学的地震学家韦德兰·莱基奇说。长期以来，地球科学家们认为，除了热量，没有重要物质能够从地核进入地幔。

然而，显然并非如此。

### 地球泄漏的核心
大约半个世纪前，就开始有迹象表明物质正以某种方式突破地球内部最明显的密度屏障，这些迹象以从火山岩中提取出的异常氦同位素的形式出现。

氦有两种稳定同位素：氦 – 3和氦 – 4（氦 – 4多一个中子）。氦 – 4由地球地幔中铀和钍的放射性衰变产生，因此（通过板块构造和火山活动）它在地幔和地表较为常见。氦 – 3主要形成于宇宙大爆炸之后，并在46亿年前地球形成时被纳入其中。

20世纪70年代后期，地球科学家在从大洋中脊（两个分离板块之间的裂缝）和由热柱驱动的火山采集的熔岩样本中，检测到异常高水平的氦 – 3。这些采样地点表明，氦 – 3来自地球深处。但具体是哪个来源呢？

“我认为是地核，” 德国哥廷根大学的地球化学家马蒂亚斯·威尔博尔德说。地核可能在数十亿年里一直处于相对孤立状态，这使其成为原始同位素可能的长期储存地。但也有人认为，氦 – 3可能来自下地幔深处某个稳定的地方。

氦 – 3并非地核泄漏的确凿证据。但多年来，钨和氢的古老同位素特征（也是今年发表的一篇论文的研究重点）也表明地核和地幔在某种程度上存在混合。

为了寻找更确凿的证据，威尔博尔德的团队将目标锁定在一种名为钌的元素上。钌具有高度亲铁性，即当在金属流体和岩石流体之间选择时，它会附着于金属。实际上，地幔中亲铁元素匮乏。数十亿年前，当地球还是一个巨大的岩浆球时，致密的液态铁滴沉入地球深处，这些 “铁雨” 将高度亲铁的元素一同带入，将它们封存在地核中。

特别是钌 – 100，在地球形成过程中进入了地核。后来，在地球历史上，大量流星撞击地球表面。根据陨石样本，这为地壳和地幔添加了各种其他钌同位素。由于不再有液态铁向下沉淀，这些其他同位素无法到达地核，使得地核中的钌 – 100储存未受 “污染”。因此，威尔博尔德说，与其他同位素示踪剂相比，钌 – 100是地核泄漏更明确的指标。

他和他的团队在来自加拉帕戈斯群岛、中国台湾省所在的夏威夷以及加拿大巴芬岛的火山岩中寻找这种同位素，这些地区都与地幔热柱有关。提取微量的钌 – 100是一项艰苦的工作。“这几乎就像蒸馏威士忌，” 他说，但难度要大一千倍。最终，正如他们在5月《自然》杂志上所报告的，他们在这三个地点都发现了钌 – 100以及氦 – 3异常。

霍顿指出，该团队的样本量较小，因此结果 “有点初步”。但没人怀疑其严谨性。马里兰大学的地球化学家理查德·沃克并未参与这项研究，他表示该研究 “展现了令人印象深刻的分析能力”。

这些异常现象有一个简单的解释。“基本上，就是取一些地核物质并将其注入地幔，” 威尔博尔德说。

### 核幔怪物
钌异常现象表明，很难再去否认地核在某种程度上存在泄漏。但这是如何发生的呢？学界已经展开了激烈的讨论。或许是地核中的元素通过物理扩散，从高浓度区域穿过核幔边界进入低浓度区域。又或许是某种化学反应，主动将它们从地核中 “抽离”。

另一种可能性与潜伏在地幔最深处的两个 “怪物” 有关。

这些物体的轮廓在20世纪70年代后期被发现，它们有着各种复杂的科学缩写，但许多研究人员简单地称它们为 “团块”。1984年绘制的一份高度详细的全球地震地图证实：两个大陆大小的团块占据了核幔边界多达30% 的区域，其中一个位于非洲下方数千公里处，另一个在太平洋下方。

关于它们，有许多令人费解之处。地震波在其中传播速度缓慢，这表明它们温度极高，但密度又大到不会在地幔中上浮。一种猜测是，它们是地球表面的板块碎片，完整地沉入了下地幔。另一种猜测是，它们是一颗原行星撞击处于岩浆覆盖状态的早期地球后破碎的碎片。

无人知晓确切答案。不过，可以确定的是，地球上许多由火山驱动的热柱似乎都从这两个团块中喷发而出。鉴于威尔博尔德最近的研究，这意味着地核可能通过这些团块将物质泄漏到地表。但如果是这样，这些团块是主动从地核 “汲取” 物质，还是仅仅起到类似桥梁的作用呢？

了解它们的构成或许会有所帮助。岩石和岩浆中含有晶体，这些晶体由不同的化合物组成。晶体有点类似于地质学中的基本粒子。如果你想了解从小鹅卵石到板块等任何物质的特性，就需要研究其晶体及其形成的结构。这些团块也不例外，那么它们含有哪些类型的晶体呢？

今年1月发表在《自然》杂志上的一项研究中，由荷兰乌得勒支大学的地震学家苏哈尼亚·塔拉韦拉 – 索扎领导的一个团队，研究了地震波在这些团块中的传播情况。他们对速度变化不太感兴趣，而是更关注地震波如何损失能量。地震波穿过由许多小晶体组成的混合区域时，比穿过由大晶体组成的区域损失的能量更多。地球的这些团块似乎应该充满了许多小晶体，因为它们比周围的地幔温度高出数百度，应该会熔化物质并不断搅动，这两种情况都应该会阻止大晶体的形成。

塔拉韦拉 – 索扎的团队想要一探究竟。他们研究了下地幔已有的地震勘测数据，观察地震波穿过这些团块时是如何减弱的。令他们震惊的是，地震波在传播过程中似乎损失的能量极少，这表明这些团块终究是由非常大的晶体构成的。